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つりあい
疑問に思う問題があるので教えて下さい。 質量0.20kgの錘に糸をつけて糸を引いたりおろしたりした。速度が鉛直下向きに1.0m/sで一定のとき、意図が錘を引く力は何Nか。重力加速度を9.8m/s^2とする。 これは「速度がつりあっているので張力と重力はつりあっている。」と書いてありました。問題自体は簡単ですが、つりあっているイメージがわきません。下に1.0m/sで動いているのに何でつりあっているのかなぁ～と思います。どなたか、イメージのつかみ方を教えてください。
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速度がつりあっているので→速度が一定なので ですよね。 運動方程式F=maより、a=0のときは力F=0です。 速度一定ということは、加速度は速度をtについて 一回微分したものだから、速度が定数(V0とします)なら a=(d/dt)V0=0です。よって、ご質問の状況では力は 働いていません。 それなのに、どうして速度が発生しているのか、つまり錘が移動しているのか、という疑問は最もだと思います。 まず、錘が完全に自由に落下している状態を考えます。このとき、錘に働いている力は重力mgのみです。 次に、この錘に徐々に張力を加える、つまり糸に 力を込めていきます。すると、錘に加わる力は下向き にmgから、徐々に弱くなっていくでしょう。それでも、力がトータルで下向きに働いていることは 変わらないから、"加速度"の上昇はF=maにより Fが小さくなるから弱くなりますが、速度は緩やかながらも上がり続けます。それで、張力が強くなっていき ついに錘の重力と等しくなった時、F=0です。 このとき、a=0ですが、それまでに上昇した速度v0 は初速度として存在するはずです。
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- Willyt
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『速度がつりあっている』と書いてあるとすればそれは誤りです。速度が何と釣り合うのでしょうか？ だからイメージが涌くわけがないのです。釣り合うという言葉は力のかかり方を表わすことばで、物体にかかる力が釣り合っているとき、その物体は等速直線運動をするということです。これならイメージが湧くでしょう？(^_^)
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- neKo_deux
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ばねに重りをぶら下げて動かない状態にします。 この状態はつりあっています。 実は、その実験をしているのが走っている車の中でした、エスカレーターに立っている状態でした。 と言う事実が分かったからと言って、つりあっている事に変わりはありません。 ※走り始め、エスカレーターを降りるときなど、速度が変化する時はもちろん別です。
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