体系物理124番の質問：コップの円運動シーンでの小球の運動状態について
- 小球がピンク色の紙の赤線の箇所を運動している時、慣性の法則で、その運動状態を維持しようとする。
- しかし、棒が移動しているので、小球は棒の赤線の位置に移動してしまう。
- コップの円運動シーンでの小球の運動状態について考えてみましたが、合っているでしょうか？
- ベストアンサー
体系物理（教学社）124番の（１）の質問の続きです
画像の写真は、プラスチックのコップの底の中心を支点にして棒をコップのふち（円周）に沿って動かした（円運動）シーンの一部です。 ピンク色の紙：運動ベクトルｖの↑の代用 棒の黒線：ピンクの紙の赤線と接した点の箇所を示しています。 棒の赤線：棒をコップのふちに沿って、少し動かした（円運動）場合に 運動ベクトルｖの矢印の先（ピンクの紙の先端）の真上（垂線）にある 棒の接点の位置を示しています。 次のように考えましたが、合っているでしょうか？ 「小球がピンク色の紙の赤線の箇所を運動している時、慣性の法則で、その運動状態を維持しようとする。しかし、棒が移動しているので、小球は棒の赤線の位置に移動してしまう。」
- ganbaruzo12
- お礼率90% (110/121)
- 物理学
- 回答数1
- ありがとう数2
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
写真の印の意味が今一つつかみきれませんが、お考えのことは概略では正しいと思われます。 しかし、円運動では、小球の運動方向は常に変化していますし、小球の運動方向と向心力の方向は常に直角なのです。 （小球が棒に沿って動き始めると、かなり難しくなるので、高校物理の範囲では、動き出す限界の条件を求める問題になっています。） 大学の力学では、向心力と運動の向きの関係は、ベクトルの微分を使って説明されます。 これは、質問者様の考え方を微小時間における運動の微小変位ベクトルとすれば概ね合うのだと思います。 これ以上のことを、この欄で説明するのは難しいので、サイトを紹介します。 分かりやすい高校物理の部屋 http://wakariyasui.sakura.ne.jp/#mech 向心力 http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/enn/kousinn.html 運動のベクトル表示と運動の相対性 http://cis.k.hosei.ac.jp/~kano/Lecture_PM/mech_03_B_lecture.pdf 力学 円運動 http://www15.wind.ne.jp/~Glauben_leben/Buturi/Riki/Rikibase6.htm
関連するQ&A
- 体系物理（教学社）124番の（１）
体系物理（教学社）124番の（１）に関する質問です。（図を添付しました） ＜問題＞ 図のように鉛直軸に対してθの傾きを持つ棒ABがある。 この棒が鉛直軸のまわりに、傾角一定のままで一定の角速度ωで回転している。 質量mの穴のあいた小球がABを通してあり、棒とともに回っている。 軸から小球までの距離をr、棒と小球との間の静止摩擦係数をμ 、重力加速度gとする。 １）ωを次第に増して行くと、小球が上方に滑り出す直前のω1を求めよ。 ＜質問＞ 小球が上方に滑り上がる理由を「遠心力（図のT'）＝非慣性系」で考えると、「遠心力のAB方向成分T'sinθが小球が上方に滑りあげる力」であることは分かります。 慣性系から見た場合、小球を上方に滑り上がらせる力は何になるでしょうか？
- 締切済み
- 物理学
- 力学の問題
物理の力学の問題について教えて下さい。自分は力学が苦手で解き方がイマイチ分からず、かなり苦戦してます。助けて下さい。 水平でなめらかな床と,床に垂直で互いに平行な２つの壁がある。この床の上で,大きさの無視できる小球１と小球２の運動を考える。図は床と壁に垂直な断面を表し,２つの小球はこの断面内で運動するものとする。２つの壁の間の距離Ｌ,小球１と２の質量をそれぞれｍ,２ｍとする。はじめ,小球２は左の壁から距離ａの位置で静止しており,小球１は左から小球２に向かって速度ｖ＞０で等速度運動していた。その後,小球１と２は衝突をくり返した。小球１と２の間,小球と壁の間の反発係数(はね返り係数)は１とする。 (1)小球１と２が１度目の衝突をした直後の速度をそれぞれｖ１,ｖ２とする。運動量保存の法則よりｖ１,ｖ２,ｖの間には□□の関係が成り立つ。また,２つの小球の間の反発係数が１であるから,ｖ１,ｖ２,ｖの間には□□の関係がある。これらをｖ１,ｖ２について解くとｖ１=□□,ｖ２=□□と求められる。 (2)小球どうしが１度目の衝突をした後,２つの小球はともに壁ではね返って左の壁から距離ｂの位置で２度目の衝突をした。ｂはａ,Ｌを用いて□□と表される。小球どうしが２度目の衝突をさた直後,小球１と２の速度はそれぞれ□□,□□である。 (3)このとき,ａ=ｂであれば,小球どうしの３度目の衝突は１度目の衝突と同じ位置,同じ速度で起こり,２つの小球は周期的な運動を行う。その周期はＬ,ｖを用いて□□と表される。ａ≠ｂであっても,２つの小球は周期的な運動を行う。この場合,２つの小球は小球どうしの□□度目の衝突で初めて１度目と同じ位置,同じ速度で衝突する。よって,周期はＬ,ｖを用いて□□と表される。 ＰＳ 力学の文が長くて、どの数字が必要なのか分かりません。コツが有れば教えて下さい。
- 締切済み
- 物理学
- 物理学の質問です。
1．摩擦のない机の上で、質量m1の粒子1が速さv1で、質量m2の静止している粒子2に衝突した。衝突後、それぞれ、角度θとΦの方向に散乱された(図は添付できませんが、一応、粒子1は角度θで斜め上へ、粒子2はΦで斜め下へと考えてください）。ただし、θ≠0および、Φ≠0とする。 a) 衝突後の粒子1および粒子2の速さを求めよ。 →使う式は 衝突後の粒子1と粒子2の速さをv1’、v2’とし、 m1v1^2/2=m1v1'^2/2 + m2v2'^2/2(エネルギー保存則) m1v1=m1v1'cosθ + m2v2'cosΦ(水平方向の運動量保存則) 0=m1v1'sinθ-m2v2'sinΦ(鉛直方向の運動量保存則 であっていますか？ 正誤にかかわらず、粒子1と粒子2の衝突後の速さはどんな式がいいのでしょうか？ b)完全弾性衝突の時にθとΦの間に tanθ＝(m2sin2Φ)/(m1-m2cos2Φ)が成り立つことを示せ。 →a)の式を使いましたが、どうやってもできなかったです。簡単でよいので教えてください。 2．ｘ(t)=v0(e^a1t)/(a1－a2) - v0(e^a2t)/(a1-a2)の式があります。eは自然対数です。 a1=-mk+√{(mk)^2-mω^2} a2=-mk-√{(mk)^2-mω^2} で、kとωは正の定数とします。ω<kを満たしています。上記の式を用いて、位置x(t)が最大値をとる時刻t1を求めてください。 3．質量mの質点の位置ベクトルをｒ(x、y、z)とし、この質点の運動量ベクトルをｐ＝mdr/dt=(px,py,pz）とする。角運動量ベクトルL＝ｒ×ｐとする。この質点にｒ方向の力F＝ｋｒ(ｋは定数）が働いているとき、Lが保存することを示せ。 4．等速円運動の向心加速度の大きさをa、周期をTとする。aをTとr(相対距離)を用いて表せ。 →a=rω^2で、T＝2π/ωだからωの形にしてaの式に代入するだけでいいでしょうか？ 以上です。長文で図もないため、やりずらいことかと思いますが、一問でもわかる方は一問でもよいのでお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 剛体の並進と回転
鉄アレイのような形をした剛体の運動を考えます。 同じ重さの２つの小球があります。（●：質量m） そのうちの１つが2vでやってきて重さの無い棒にくっつきます。 ←● ｜ ● ● ｜ ● この棒でつながった鉄アレイのような形の物体が無重力状態の中でどのような並進運動と回転運動をするのかを求めます。 m：１つの小球の重さ r：棒の長さ 2v：飛んでくる小球の速さ rが0の時は合体後の物体の速さをv'とすると (2m)*v'=m*(2v) からv'=vの速さで合体物が並進運動するとわかりました。 しかしr≠0の時の式に自信がありません。 並進の式：(2m)*v'=m*(2v) 回転の式：Iw=r*m*(2v) 角速度をw、慣性モーメントをIとしました。 で考えましたが、これだとI=2m*r^2から w=v/r よって角速度v/rを持ちながら並進でvの速さを持ちながら重心移動する、といったんは結論を出しました。 しかし、これだとr=0の時の完全非弾性衝突の場合と比べ、 回転のエネルギーの分だけエネルギーが増していると思うのです。 衝突する場所が違うだけでエネルギーが増すので間違っていると思うのです。 運動量全部が並進運動に変わるとしておきながら、回転運動も起こると考えている所が間違っているのかな と考えているのですが正しい解き方はどうやるのかもわかりません。 よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- エクセルのグラフに図形を挿入
質問1 エクセル2007で折れ線グラフの横軸を黒色で作成しそのうち一部の軸のみ赤色に変更する方法があれば教えてください。 質問2 現在は横軸黒線の上に赤色で <挿入→図形→直線> を上書きしていますが 画面上では黒線の真上に赤線を乗せたつもりが印刷すると、位置がずれてしまいます。 添付図の Ａ はずれないのに Ｂ はずれている。 位置を合わせるために一時的にセル幅を拡大して、試行錯誤してもうまく出来なくて悩んでいます。 ドンピシャに位置合わせの仕方を教えてください。
- ベストアンサー
- オフィス系ソフト
- 相対論的速度の合成について
相対論において、運動方向と水平な速度の合成は比較的容易に理解できるのですが、水平成分と垂直成分の合成がよくわかりません。 図のように、OX上を速度ｖで等速直線運動する車から、O点においてY方向に小球を同じ速度ｖで発射します。（単純にするために、あえて同じ速度ｖとしました。） このときの小球の動きを静止系から観察します。静止系でのt秒後車はX点に到達します。 ニュートン力学で考えれば、小球の運動はベクトルOXとOYを合成してベクトルOAで表されます。当然θ＝４５°です。 これを相対論的に考えてみます。静止系からみると運動系では時間が遅れます。静止系でｔ秒経過しても、車の系ではまだｔ秒よりも短いｔ’秒しか経過しません。 X点において車の乗員からみれば、小球はA点（距離＝ｖｔ）の手前のB点（距離＝ｖｔ’）までしか到達していないことになります。 であれば、静止系から観測すると小球の運動はベクトルOBで表されます。合成速度OB＜OA、θ’＜４５°になります。 相対論的に速度の合成を考える時、単純なベクトル合成で考えていけないのはあきらかなのですが、大雑把に言えば、上記のような考え方で正しいのでしょうか？何か落とし穴にはまっているような気もします。 ご教授よろしくおねがいします。
- ベストアンサー
- 物理学
- ジェベル２５０の電源系の遮断と復帰方法について
先日、ジェベル２５０のエンジンをかけようとセルを回したところ、 「ウィン、プスン！」という小さな異音と共に電源が完全に切れました。 この後はデジタルメーターも、ニュートラルランプも点かない状態です。 とりあえず、以下の方法で復帰しました。 バッテリーのカバーを外してバッテリー電圧を計ってみると12.5Vで大丈夫のようですので、やはりヒューズかなと思い、側の半透明のピンク色のカバーを取り外してみると、そのカバーに10Aと刻印されていました。 もしヒューズが切れているのなら、この赤線と黒線を通電させてみたら つながると思い、一瞬バチッという音と同時にニュートラルランプが点灯して通電ができたようです。 セルを回してみるとエンジンは問題なく始動しました。 電源系をまったく知らないので以下の点について教えてください。 １、ピンクノカバーの中の赤いプラスチックの部品がヒューズでしょう２、保護回路があって、それで遮断していたのでしょうか？ ３、赤線と黒線を通電させてみたら復帰したのはなぜ？ ４、今度同じ事が起こったらこんな方法で大丈夫？ かなり不安なので、よろしくご指導お願いいたします。
- 締切済み
- バイク・原付自転車
- 物理の問題です
1．重さの無視できる長さaの糸の先端に質量mの小球が滑らかな（x,y)平面上を角速度ω₁で回転運動をしている。 (1)角運動量Lのx,y,z成分Lx,Ly,Lzを求めよ。 (2)外力を加えずに糸の長さを3倍にすると、角速度ω₃はω₁の何倍になるか。 (3)糸の長さがaのときの小球の速度をv₁とすると、糸の長さを3aにしたときの小球の速度v₃はv₁の何倍になるか。 2．密度ρ、厚さtが一様な、辺の長さがaの正三角形板について、 (1)重心の位置を求めよ。 (2)重心の位置は、底辺から測って三角形の高さの何分の一ところにあるか。 あまりよくわからなくて、困ってます。できれば詳しくおねがいいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
回答下さり、どうもありがとうございました。 サイトをご紹介下さり、ありがとうございます、 ぜひ読み、理解を深めたく思います。 また、お礼が大変遅れてしまいました。本当に申し訳けございません。