2013年 物理 法政大学 2/14,A方式 (ⅡI日程) デザイン工 理工 生命科
つぎの文の
に入れるべき式を解答欄に記入せよ。 ただし重力加速度の大きさをgとする。 解答を導くために必要な式も解
答用紙に書いておくこと
図1に示すように、水平な床からHの高さに半径Rの表面に摩擦がある薄い円板が水平におかれている。 この円板には中心から
円周まで直線状の摩擦のないガイドが固定され, 円板上におかれた物体はガイドに沿ってしか移動できない。 円板は一定の角速度で
中心の周りを回転している。 一回転する時間は
1 である。
小物体Aを円板上でガイドに接しておいた。 A の質量はmであり、円板との間の静止摩擦係数はμである。 Aが中心からdだけ離れ
2 であり, 最大摩擦力の大きさは 3
た位置にあるとき, Aは円板上で静止した。 このときAに作用する遠心力の大きさは
である。 A を静かに外側に移動させ中心からに達したとき, Aはガイドに沿って自動的に外側に移動しはじめた。 移動直前, 遠心力
4 となる。 その後, Aは速さを増しながら
の大きさは最大摩擦力の大きさと等しくなるので、 静止摩擦係数はr, w, g を用いて
移動し、ガイド方向に速さVでガイドの円周端から空中に飛び出した。 床からみた Aの飛び出し速度の大きさ(速さ)は
Aが飛び出し床に落ちるまでの時間は
なる。
6 であり, Aが飛び出した真下の床の位置から着地した床の位置までの距離は7
真横から見た図
真上から見た図
円板
水平な床
R
0
小物体 A
図1
d
m
5 となる。
ガイド
と
