【高校物理】力学(単振動):単振動「ばね付きの板にのせた物体」を力エネ保を使わずに鮮やかに解説してみた! - 質問解決D.B.(データベース)

【高校物理】力学(単振動):単振動「ばね付きの板にのせた物体」を力エネ保を使わずに鮮やかに解説してみた!

問題文全文(内容文):
軽いつる巻きばねの一端を地面につけ, 他端に質量Mの板をつけて,その上に質量mのおもりをのせたら,ばねが xo だけ縮んだ位置O(板の下面)でつりあった。この位置からさらに2xoだけ押し縮めてはなすと, ばねが伸び, ある位置でおもりは板から離れた。 0を原点, 鉛直上向きにx軸をとる。重力加速度の大きさをgとする。
(1) 板が座標xの点を通る瞬間の加速度a,および, 板とおもりが及ぼしあう力の大きさNを求めよ。
(2) おもりが板から離れるときの位置x1と,おもりの速さを求めよ。
(3) 運動を始めてから,おもりが板から離れるまでの時間t1を求めよ。
チャプター:

0:00 オープニング
0:06 本日解説する問題はコチラ!
0:15 (1) 解説開始!単振動では物体を●っぽく書く!
0:30 単振動ではまず初めに●を書く!
2:02 単振動では最初に●の式を立てる!
2:58 加速度を求めるには●の式を立てる!
5:40 「a=−⬜︎x」のように書く理由は?
6:02 物体間にはたらく垂直抗力を求める!
7:48 (2) 物体が板から離れるときのバネの長さは?
8:07 超重要!円運動由来を使う有名パターン!
8:54 (3) 円運動由来でかかる時間を求める!

単元: #物理#力学#理科(高校生)
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
軽いつる巻きばねの一端を地面につけ, 他端に質量Mの板をつけて,その上に質量mのおもりをのせたら,ばねが xo だけ縮んだ位置O(板の下面)でつりあった。この位置からさらに2xoだけ押し縮めてはなすと, ばねが伸び, ある位置でおもりは板から離れた。 0を原点, 鉛直上向きにx軸をとる。重力加速度の大きさをgとする。
(1) 板が座標xの点を通る瞬間の加速度a,および, 板とおもりが及ぼしあう力の大きさNを求めよ。
(2) おもりが板から離れるときの位置x1と,おもりの速さを求めよ。
(3) 運動を始めてから,おもりが板から離れるまでの時間t1を求めよ。
投稿日:2022.07.27

<関連動画>

【過去問解説】2023年度獨協医科大学医学部 物理 大問1【医塾公式】

アイキャッチ画像
単元: #物理#力学#熱・波・音#電気#大学入試過去問(物理)#理科(高校生)#獨協医科大学
指導講師: 医塾の過去問解説チャンネル
問題文全文(内容文):
問1 次の文章中の空欄 $\boxed{\text{ア}}$、$\boxed{\text{イ}}$ に入る式の組合せとして正しいものを、下の①〜⑥のうちから一つ選びなさい。(図と選択肢は動画内参照)

図1のように、$x$ 軸上を運動する物体 $A$、$B$ があり、時刻 $t=0$ に $A$ は $x=0$ の位置から、$B$ は $x=d$($d>0$)の位置から同時に運動を開始した。図2、3は、それぞれ時刻 $t$ と物体 $A$ の速度 $v_A$、時刻 $t$ と物体 $B$ の速度 $v_B$ の関係を示したグラフである。グラフは時刻 $t=0$ から時刻 $t=8t_0$($t_0>0$)の間を示しており、物体 $A$ の最大の速さは $2v_0$($v_0>0$)、物体 $B$ の最大の速さは $v_0$ である。$x$ 軸の正の向きを速度の正の向きとし、物体 $A$、$B$ の大きさは無視できるものとする。
時刻 $t=0$ から時刻 $t=8t_0$ の間で、物体 $A$ が $x=d$ の位置を通過する瞬間に物体 $B$ に最も接近した。物体 $A$ が物体 $B$ に最も接近した時刻は $t=\boxed{\text{ア}}$ であり、この瞬間の $A$ と $B$ の間の距離は $\boxed{\text{イ}}$ である。

問2 次の文章中の空欄 $\boxed{\text{ア}}$ ~ $\boxed{\text{ウ}}$ に入る式または数値の組合せとして正しいものを、下の①〜⑥のうちから一つ選びなさい。(図と選択肢は動画内参照)

なめらかに動くピストンの付いたシリンダー内に理想気体を封入し、圧力 $p$ を縦軸に、体積 $V$ を横軸にとった $p$-$V$ グラフ上で、理想気体を圧力 $2p_0$、体積 $V_0$、温度 $T_0$ の状態 $A$ から、圧力 $p_0$、体積 $2V_0$、温度 $T_0$ の状態 $B$ に直線的にゆっくりと変化させた。この変化では理想気体の温度は $T_0$ よりいったん上昇し、その後下降して再び $T_0$ に戻る。この間の最大の温度 $T_{\max}$ を求めてみよう。
$AB$ 間の任意の状態 $C$ の圧力を $p$、体積を $V$、温度を $T$ とする。このとき、グラフ上で直線的な変化をするので、$p=-\frac{p_0}{V_0}V+\boxed{\text{ア}}$であり、$T$ は $V$ の関数として、$T=-\frac{T_0}{V_0^2}V\times\boxed{\text{イ}}$ と表される。したがって、この関係式より、最大の温度 $T_{\max}$ は $T_{\max}=\boxed{\text{ウ}}\times T_0$となる。

問3 次の文章中の空欄 $\boxed{\text{ア}}$、$\boxed{\text{イ}}$ に入る式の組合せとして最も適したものを、下の①〜⑥のうちから一つ選びなさい。(図と選択肢は動画内参照)

周期 $T$ の波を発する波源 $S$ が水面上を一定の速さ $v$ で運動している。この速さ $v$ が水面を伝わる波の速さ $V$ よりも大きいとき、図5のような波面(衝撃波)が生じる。波源 $S$ が運動している方向とこの衝撃波がなす角度を $\theta$ とし、水面を伝わる波の速さ $V$ は一定で変化しないものとする。
波源 $S$ の時刻 $0$ のときの位置を点 $S_0$、時刻 $T$ のときの位置を点 $S_1$ とする。時刻 $0$ から $T$ の間に、点 $S_0$ で波源 $S$ から出た波は半径 $VT$ の円周上に達し、$S$ は $vT$ だけ移動するので、角度 $\theta$ は $\sin\theta=\boxed{\text{ア}}$ を満たす。
ここで、点 $S_0$ から運動方向と角度 $\alpha$ をなす方向の十分に遠い位置にある点 $P$ に到達する波を考える。点 $S_0$ で波源 $S$ から出た波が点 $P$ に到達する時刻を $t_0$、点 $S_1$ で $S$ から出た波が点 $P$ に到達する時刻を $t_1$ とする。点 $P$ は点 $S_0$ と点 $S_1$ から十分に遠い位置にあるので、$\overline{S_0P}-\overline{S_1P}\simeq \overline{S_0S_1}\cos\alpha$ と近似できる。
このとき、$t_1-t_0=T\left(1-\boxed{\text{イ}}\right)$ となる。この式より波源 $S$ の速さが水面を伝わる波の速さより大きい場合、点 $P$ の位置によっては、点 $S_0$ で波源 $S$ から出た波が到達した後に、点 $S_1$ で $S$ から出た波が到達するとは限らなくなる。

問4 次の文章中の空欄 $\boxed{\text{ア}}$ ~ $\boxed{\text{ウ}}$ に入る数値の組合せとして正しいものを、下の①〜⑧のうちから一つ選びなさい。(図と選択肢は動画内参照)

図6のように、抵抗値 $4\,\Omega$ の電気抵抗 $R$、コイル $L$、コンデンサー $C$ を直列に接続し、角周波数が $\omega\,[\mathrm{rad/s}]$ で実効値 $100\,\mathrm{V}$ の交流電源 $E$ に接続したところ、コイル $L$ の誘導リアクタンスは $6\,\Omega$ であった。交流電源 $E$ の内部抵抗および回路内の導線の抵抗は無視できるものとし、回路を流れる電流による磁場も無視できるものとする。
この回路には電源電圧より位相が $\delta$($\delta>0$)だけ遅れた実効値 $20\,\mathrm{A}$ の交流電流が流れた。このときの回路のインピーダンスは $\boxed{\text{ア}}\,\Omega$ であり、$\tan\delta=\boxed{\text{イ}}$ である。
角周波数を $\omega_0\,[\mathrm{rad/s}]$ にすると、回路のインピーダンスが最小になり、回路には最大の電流が流れるようになった。この角周波数は $\omega_0=\boxed{\text{ウ}}\times\omega\,[\mathrm{rad/s}]$ である。
この動画を見る 

もっちゃんと学ぶ数学・物理 等加速度直線運動

アイキャッチ画像
単元: #物理#理科(高校生)
指導講師: 鈴木貫太郎
問題文全文(内容文):
等加速度直線運動の解説動画です
この動画を見る 

【高校物理】浮かぶ氷【毎週土曜日16時更新!】

アイキャッチ画像
単元: #物理#理科(高校生)
教材: #中高教材#セミナー物理基礎・物理
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
密度ρ、体積Vの氷が、密度ρwの水に浮かんでいる。水中にある氷の体積をVw,重力加速度の大きさをgとして、次の各問に答えよ。 (1) 氷が受ける浮力の大きさを、Pw、Vw、gを用いて表せ。 (2) 氷の水面から出ている部分の体積を、V、ρ、ρwを用いて表せ。 (3)氷の密度がp=9.2✕10²、水の密度がPw=1.00x10³のとき、氷の水面から出ている部分の体積は、氷全体の体積の何%になるか。有効数字2桁で答えよ
この動画を見る 

物理の最強参考書・問題集はコレだ!~偏差値レベルに合わせた参考書・問題集を紹介【篠原好】

アイキャッチ画像
単元: #物理#その他#勉強法#理科(高校生)
指導講師: 篠原好【京大模試全国一位の勉強法】
問題文全文(内容文):
偏差値レベルに合わせた参考書・問題集
「物理の最強参考書・問題集」について紹介しています。
この動画を見る 

【高校物理】水平ばね振り子【毎週土曜日16時更新!】

アイキャッチ画像
単元: #物理#力学#理科(高校生)
教材: #中高教材#セミナー物理基礎・物理
指導講師: 理数個別チャンネル
問題文全文(内容文):
図のように、ばね定数kの軽いばねをなめらかで水平な台上に置き、一端を壁につけ、他端には質量mの物体をつなぐ。点Oから左向きに距離Aはなれ
た点Pまでばねを縮め、手をはなすと、物体は点Oを中心とするPQ間で単振動をした。
(1) 点Pで手をはなしたとき、物体にはたらく水平方向の力の大きさはいくらか。
(2)物体がPQ間で単振動をしているとき、点Oでの物体の速さはいくらか。
(3) 点Qでの物体の加速度を求めよ。
(4) 物体が、点Pから点Oまで進むのにかかる時間はいくらか。
(5) 物体が点Qに達した瞬間、物体とばねとの接続が外れた。その後、物体はどのような連動をするか。簡潔に説明せよ。
この動画を見る 
Back to top