• ベストアンサー

力学的エネルギーの保存について

画像の通りなんですが、もし40mを10mにしたらCのところを1回転できないじゃないですか。じゃあ、Aのところを何m以上にしたら、1回転しますかね?40mですかね?

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • shintaro-2
  • ベストアンサー率36% (2266/6244)
回答No.1

>画像の通りなんですが、もし40mを10mにしたらCのところを1回転できないじゃないですか。 その通りです。 >じゃあ、Aのところを何m以上にしたら、1回転しますかね?40mですかね? 30mを越えればOKです。

関連するQ&A

  • 力学的エネルギーの保存について

    画像の通りなんですが、10mのところを5mにしたら最下点でのおもりの速さはどうなりますかね?7√2ですか?

  • 力学的エネルギー保存則について

    授業で力学的エネルギー保存則を m(x'')=F 両辺に(x')を乗じて、t=0~t(0) で積分 ∫(0~t(0))m(x')(x'')dt = ∫(0~t(0))Fdt 計算省略 m/2(x'(to))^2 - m/2(x'(0))^2 = ∫(x(0)~x(t0))Fdx ※ 右辺=∫(a~x(t0)) Fdx + ∫(x(0)~a) Fdx (aはx=aなる基準点)      =∫(a~x(t0)) Fdx - ∫(a~x(0)) Fdx ∴m/2(x'(to))^2 -∫(a~t(0)) Fdx = m/2(x'(0))^2 - ∫(a~x(0)) Fdx 以上により力学的エネルギー保存則が成り立つと習ったんですが、※以下は 右辺=∫(t(0)~a) Fdx + ∫(a~x(0)) Fdx (aはx=aなる基準点)    =∫(a~t(0)) Fdx - ∫(x(0)~a) Fdx ∴m/2(x'(to))^2 +∫(a~t(0)) Fdx = m/2(x'(0))^2 + ∫(a~x(0)) Fdx の誤りではありませんか?私が勘違いしているのでしょうか? PCで数式を書くのが初めてで幾分見にくいと思います。すいませんが、よろしくお願いします。

  • 力学的エネルギーの保存について

    高校生です。 よくある問題なんですけど、 「摩擦のない水平面の上に、水平面と角θをなすなめらかな斜面を持つ質量Mの台がある。その斜面上に質量mの小物体を置くと小物体と台はともに動き始める」 【参考図】 y ↑ |     ●←小物体 |     /| |    / | |   / 台| |  ∠____ |―――――――――――→x という設定で、その後の運動の様子を聞く問題なんですが。 なんとこの台と小物体とで、力学的エネルギーの合計は保存するそうです! ということで、それを示してみようと試みたのですが、私の知能の致す限りでは以下の通りになりました。 ↓(以下) 小物体と台との垂直抗力をn、台と水平面の垂直効力をN、重力加速度をg、 運動方程式は、xy座標をを常識的におき、小物体のx方向の加速度をα、y方向の加速度をβ、台のx方向の加速度をAとすると、 x方向:mα=-nsinθ    …(1) y方向:mβ=-mg+ncosθ …(2) x方向:MA=nsinθ     …(3) y方向:0=N-Mg-ncosθ …(4) (1)+(3)より mα+MA=0    …(5) (2)+(4)より mβ=N-mg-Mg …(6) 小物体のx方向の速度成分をV(x)、y方向の速度成分をV(y)、台のx方向の速度成分をVとすると、 (5)より、 1/2mV(x)^2 + 1/2MV^2 = 一定   …(5)’ (6)より、 1/2mV(y)^2 +mgy+Mgy-Ny=一定 …(6)’ (5)’+(6)’より 1/2mv^2 + (m+M)gy -Ny =一定   ? となって、なんか美しく決まりません。 どこか間違っていますか?懇切丁寧に教えていただければ幸いです。

  • 力学的エネルギー保存則

     私は高2のzerosikiです。  早速ですみませんが、教科書でこんな問題が出ました。    ばね定数kのばねの上端を固定し、下端に質量mのおもりを取り付けると、ばねは自然の長さからaだけ伸びてつりあった。この状態から、速さvでおもりを下向きにはじいたところ、ばねは更にxだけ伸びた。このときのaおよびxを、k、m、v、および重力加速度の大きさgのいずれかを用いて求めよ。  この問題を解くにあたって、運動エネルギー、重力による位置エネルギー、弾性力による位置エネルギー、この三つのエネルギーの力学的エネルギー保存則での関係をうまく式にできません。  急いでいます。だれか、できるだけわかりやすく教えてもらえないでしょうか?

  • 力学的エネルギー保存と位置エネルギーの考え方

    天井に糸aで吊り下げられているなめらかな滑車に、糸bをかけ、その一端に質量mの小さなおもりPを取り付け、他端に質量mの薄い板Rを乗せた質量m/2の小さなおもりQを取り付ける。板Rの中央にはなめらかな小穴が開けてあり、その小穴には、おもりPとQを結んでいる糸bが通されている。さらに全体が動かないようにおもりPは糸Cで鉛直した向きに引っ張られている。(糸cはおもりPと地面とをつないでいます)おもりQの真下の床面には、おもりQよりは大きいが、板Rよりは小さい穴が鉛直に掘られている。はじめ、おもりP、Qの床面からの高さはLであった。糸a、b、cはいずれも伸び縮みしない糸で、それらの質量および滑車の質量は無視できる。また空気の抵抗は無視でき、重力加速度の大きさをgとする。 問 おもりRとQがくっついたほうに落下していき、板Rは床面に掘られた穴を通過できずに、速さvで床面と衝突して跳ね返ることなく瞬間的に静止した。おもりQが床面の穴に達した後は、おもりPとQが糸bを介して運動することになる。おもりPと滑車との距離は十分に大きく、穴は十分に深いものとする。 ここで、 おもりQは床面お穴に達した後、穴の中をhだけ下降したところで一瞬静止した。この時hが満たすべき関係式を選べ。 (解答より) Qが穴に入ってから後、PとQからなる系の力学的エネルギーは保存される。Qが穴に入った瞬間、Pの速度は上向きでその大きさはvである。このときの【それぞれの位置を重力による位置エネルギーの基準に取り】、力学的エネルギー保存の法則を適用する。 したがって答えは1/2mv^2+1/2*m/2v^2=mgh-m/2ghである。 【 】のところですが、なぜ重力による位置エネルギーの基準をそれぞれの位置に取れるのですか?私は基準は一つにしか取れないと教えられましたので。ちなみにこれは物理IBの範囲内で解けなければならない問題です。

  • 力学的エネルギーの保存

    下図のように、水平右向きに一定の速さVで動く十分長いベルトがある。このベルトの上に質量mの小物体Aをのせる。Aとベルトの静止摩擦係数をμ0,動摩擦係数をμ(μ<μ0)とし、重力加速度の大きさをgとする。 Aにばね定数kの質量の無視できるばねの一端をつなぎ、ばねの他端を壁に固定する。ばねは常に水平な状態を保つものとし、水平右向きにx軸をとる。Aを原点Oでベルトの上に乗せて静かに手を離すと、Aは静止したままであった。このときのばねの伸びはμ0mg/kである。 また、下図においてAが原点で静止しているとき、Aに水平右向きの初速Vを与えると、はじめAはベルトとともに動いたが、x座標がmg(μ0-μ)/kの位置をこえると、Aはベルトに対して滑リ始めた。Aが水平左向きに動き出したときのx座標を求めよ。 解答では単振動の位置エネルギーを用いた力学的エネルギー保存則より、求めるx座標をaとして、(mV^2)/2+k{mg(μ0-μ)/k}^2/2=(ka^2)/2 という式から求めていたのですが、単振動の位置エネルギーを用いた力学的エネルギー保存則((運動エネルギー)+(ばねの振動中心からの弾性エネルギー)= 一定という関係)は、ばねによる弾性力のほかにどんな力が働いていても(この問題では摩擦力)成り立つのですか?

  • 力学的エネルギー保存則

    高校生です。力学的エネルギー保存則が成立する条件について説明します。 以下、簡単な置換が思い浮かばないので私が悩んでいた問題の設定をそのまま書きます。 滑らかな傾斜45度の斜面上に、直角三角形の物体(Aとします)がその斜辺を斜面につけるようにして置かれています(つまり、上面が水平になっています)。 この上面に小物体(Bとします)をおきます。AとBの間もなめらかで、摩擦力が働きません。 固定をはずすと、Aは斜面上を滑り出します。BはA上を左へ滑ってゆきます。 以上の状況設定で、解説によると「AとBの系全体の力学的エネルギーが保存する」らしいです。 最初は特に疑問に思わなかったのですが、よくよく考えてみると疑問が湧いてきました。 斜面からAへの垂直抗力は、進行方向に垂直なので仕事をしない、というのはいいのですが。 AB間の垂直抗力(鉛直方向)は進行方向に垂直ではないので、仕事をする、かつ垂直抗力は非保存力なので力学的エネルギーは保存しない……のではないでしょうか? 内力だから関係ないのか?と最初は思ったのですが、 別の問題(こちらは詳細を省きます)で、系の内力で動摩擦力が働いている状況で、力学的エネルギーが保存していませんでした……。 「保存力のみが仕事をするときに力学的エネルギーが保存する」と思っていたのですが、内力の場合はどうなるのですか? 分かる方、回答をお願いしたいです。

  • 力学的エネルギーは保存しないですよね?

    力学的エネルギーは保存しないですよね? 図で「P点にピンがあって、Aから静かに手を離したところ、D点を通過した直後に糸がたるんだ。このときC点での速さを求めよ」 と有りました。 回答を見ると力学的エネルギー保存則で解いているのですが D点で糸がたるんだ=D点で一瞬静止して下のほうに運動を始めた ということですから力学的エネルギーは保存されていないですよね? 保存されているとしたら図で言うOまで上がっているはずですから。 回答にはθしか使ってはいけないような感じだったので、保存しないんだったら答えは出ないですよね? 教えてください。

  • 2物体の斜衝突における力学的エネルギーの保存について

    こんばんは。2物体の斜衝突の問題でどうしてもわからない部分があります。 問題は下記の通りです。          「滑らかな水平面上に静止している質量Mの小球Bに、質量mの小球Aが速さvで衝突した。衝突後、小球Aは進行方向に対し30°の方向に進み、小球Bは小球Aの衝突前の進行方向とαをなす方向(進行方向を0°とすれば-の方向です。)に進んだ。衝突後のA、Bの速さをそれぞれc、dとする。vとmを既知の量として、d、M、αを求めよ。衝突は完全弾性衝突とする。」 解答では、運動量保存則の式を作った後、完全弾性衝突ということで、力学的エネルギー保存則を使っているのですが、その式が1/2mv2=1/2mc2+1/2Md2 となっています。(mc,Mdの後の2は二乗の意味です)ここで何故位置エネルギーが式の中にないのかがわかりません。  衝突後、それぞれ斜めに飛んだとしたら、位置エネルギーも式の中に加わる気がするのですが・・。    初歩的な質問ですが、何卒宜しくお願い致します。

  • エネルギー保存と運動量保存

    質量MのロケットAと質量mの小球Cが軽いバネで取り付けられ固定されている。 はじめバネは押し縮められていて、Uのエネルギーが蓄えられている。  ______/ / ____ |  |~~~○ \  ̄ ̄ ̄ ̄   →g   ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄\ x←――――――――― このロケットを打ち上げ、速度がv になったときに、Cの固定をはずすとロケットの速度の増加分 u はいくらになるか。 (UはA, Bの運動エネルギーになる。重力による運動用変化は無視できる。空気抵抗無視。) 前問でエネルギー保存と運動量保存を書けという指示がありまして、 (固定をはずした直後のA,Cの速度をV_a, V_c) (1/2)(m+M)v^2 + U = (1/2)M V_a^2 + (1/2)m V_c^2 (M + m)v = MV_a + mV_c u = V_a - v どうしても u が出せないんです 答えはu = √{2mU/M(m + M)}です。