Question

k

大きい問題の1、2、3、4が全部わからないので分かりやすくお願いします

基
本
問
題
演
習
(kg), 重力加速度の大
の重力加速度の大きさ
県なり,たとえば,北極
1図のように,水平面上に質量Mの物体Mと,質
田 ヒント
そ→(1)は,鉛直上向きを正と
るとなされているから, 力ロ
符号も考えて書くこと。大
量mの物体 mが重ねて置かれている。その物体に
働く力を図のように描いた。Njと N2はそれぞれ
の物体に働く垂直抗力である。物体 Mとmは動か
m N,
mg
し,通常はほぼ一定とし
N。
ずに静止していた。重力加速度を g, 鉛直上向きを
正として,次の問いに答えよ。
(1) 物体 mのカのつり合いの式を書け。
M
さだけではない。
される。基本的に, 地球
下方となる。
(3)は,大きさであること
注意。
(5)は,もし正しいとする
らば,地面はこの2つの物
を支えるのに,下の物体
に働く重力と同じ大きさの
で支えればよいことになる
これは現実にはありえない
Mg!
べきことである。
(N] である。たとえば,
量は
(2) 物体 m に働く垂直抗力 N」は何から与えられた力か。
(3) 垂直抗力 N」の大きさはいくらか。
(4)同様にして, 物体 M に働く垂直抗力 N,を考える。この N2は何から物体M
に与えられた力か。
カ|(kg)である。
(5) 物体 M に働く垂直抗力 N。の値は Mg にならない。この原因は,働いている
力がすべて描かれておらず,省略されていたからであり,その結果,働いてい
る力ですらもすべて描き入れなかったからである。力をすべて省略せずに正し
とである。
(7)は,物体 mから物体
に与えられている力(m か
Mへの作用)も考えること
位置でつり合った。この
用いて表すと,キ]と
く図の中に示せ。
(6) 物体 M のカのつり合いの式を書け。
(7) 垂直抗力 N2の大きさの正しい値を求めよ。
ある。
2F
キ
k
ある。ただし,重力加速
2 右図のように, 天井から細い糸の先端に質量 m の物体を結
んだひもをつるして静止させてある。物体からひもに働く力を
T,ひもから天井に働く力をT2とする。重力加速度をgとし
て、次の問いに答えよ。ただし, ひもは軽くてその質量は考え
なくてよいものとする。
(1) 物体, ひも, 天井のすべてに働く力を省略せずに正しく図
の中に示せ。
(2) 物体の力のつり合いの式を書け。
(3)ひもに働いている力はいくつか。
*(4) ひもの力のつり合いの式を書け。
(5) 天井はいくらの力で引っ張られているか。
ヒント
そ→(1)では,物体とひも,
の重さに等しい。
と天井の間での作用·反
を間違いなく考えること
(3)では,ひもは下に引
られるだけでは静止しな
落下していくことになる
うならないためには一個
であるから,これに働く
mg
;60°
ということを考え
T
M
Mg
T=T sin 60° ,
は、

(1) 物体 A, Bに働く斜面からの垂直抗力をそれぞれ Na, Ns とする。また,ひ
方向の、とちらの向きを正方
そうでは、物体に働く力は重」
RD
3 右の図のように,固定された滑らかな斜面上に、質
量Mの物体Aと,質量がmの物体Bが摩擦のない
滑車を通して結ばれていて, 動かずに静止している。
ひもは軽くてその質量は無視でき,伸びないものとす
る。重力加速度をgとして,次の問いに答えよ。
ニント
園
画
30°
カ、ひもからの張力、
らの垂直お力である。
斜面か
60%
1右の
斜面。
抗力は
垂直抗力を考えること
を9.
ぐで十分
非常に大切なことである
(21は、重力のみを成分
解すればよい。
(3), (4では、斜面に郵
い。
(2)物体Aに働く力をすべて斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の成分に分
解して図中に記入せよ。
(3) 物体Aの斜面に平行な方向の力のつり合いの式を書け。
(4)物体 Aの斜面に垂直な方向の力のつり合いの式を書け。
(5) 物体Bでも物体Aと同じことが考えられる。物体Bの斜面に平行な方向の
向としてもかまわない。
方向
の正負は自分で決めれば
い。
量m
重
力のつり合いの式を書け。
程
(6) 物体 AとBの質量の比
M
を求めよ。
m
2
4 図1のように質量 mの物体をつるすと長
さがa伸びるばね定数kのばねがある。この
同じばねを2本使って図2の A, Bのように
質量 mの物体をつるした。 ばねの質量は無
視できるものとする。重力加速度をgとし
て,次の問いに答えよ。
(1) 図1の中に働いている力をすべて記入せよ。 天井に
働く力も省略せずに記入すること。
(2)ばねの伸びaを m, k, gを用いて表せ。
(3) 図2のAのとき, 下のばねはxだけ長さが伸びたとする。上のばねはいく
ら伸びるか。
図1
図2
田ヒント
→(1), (2)は、ばねの弾性力は
kaである。糸の張力の場合
と同じように考える。
W
(3), (4)では、下のばねは両
| m
側からxの力で引っ張られ
m
ている。下のばねと上のばね
のつなぎ目では作用·反作用
を正しく考えれば、上のばね
も下のばねと同じ力で引っ張
られていることがわかる。
(5),(6)では、1本のばね
の弾性力はkyである。それ
が2つで重力とつり合ってい
m
(4)(3)の場合の働く力をすべて図に記入せよ。
(5)図2のBの場合, 2本のばねはともに同じ長さのy伸びたとする。このとき
物体を働いている力を図の中に記入せよ。
(6)ばねの伸びyをaを用いて表せ。
る。
m-0m
00m

力のつり合い