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2010年度芝浦工業大学　B日程　大問１（イ）を２通りの解法で！

図のように, 斜面AB, 水平面BC,鉛直面CD, 水平面DE がある。斜面ABと水平面BCはなめらかにつながっている。水平面DE上には, 鉛直面CDと同じ高さを持つ十分に長い台が置いてあり, 台はDE上を動くことができる。 台は鉛直面CDに接して置かれ, 台の上面は水平面BCと滑らかに接続している。台の上面と小物体の間にのみ摩擦があり,その動摩擦係数を μ とする。台の上面以外の平面および斜面ABはなめらかであり,それらの面とそれぞれ, 台, 小物体との間に摩擦はない。台, 小物体の質量をいずれも m , 重力加速度の大きさを g とする。小物体および台の運動に対する空気抵抗は無視できるものとする。以下の設問の解答を解答欄の所定の位置に記入せよ。ただし, 導出過程は示さなくてよい。
(イ) 小物体を水平面BCから h の高さにある斜面AB上の点Pに置き, 静かにはなした。滑り出した小物体は水平面BC上で速さが v になった。v を g , h を用いて表せ。

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図のように、なめらかな側面をもつ半頂角がθの円錐形容器が、水平面上に固定されている。長さLの糸の一端を円錐の頂点に固定し、他端に質量mの小球をつける。円錐面上で、小球を速さｖで等速円運動をさせた。このとき、小球が受ける糸の張力の大きさをT、垂直抗力の大きさをN、重力加速度の大きさをgとして、次の各問に答えよ。
（1）小球が受ける鉛直方向の力のつりあいの式を示せ。
（2）小球の半径方向の運動方程式を示せ。
（3）垂直抗力の大きさNを、m,L,ｖ,θ,gを用いて表せ。
（4）ｖがある値ｖ0をこえると，小球が面からはなれる。ｖ0をL,θ,gを用いて表せ。
（5） 糸の長さを長くすると、ｖ0は大きくなるか、小さくなるか。理由とともに答えよ。

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長さLの糸の一端に質量mのおもりをつけ、他端を点Oに固定して，振り子とする。糸が鉛直方向と角θをなすように、おもりを点Aまでもち上げ、静かにはなした。おもりの最下点をB、重力加速度の大きさをgとして、次の各問に答えよ。
（1）おもりをはなした直後の糸の張力の大きさはいくらか。
（2）最下点Bにおけるおもりの速さはいくらか。
（3）最下点Bにおける糸の張力の大きさはいくらか。