物理の問題です。

質問

高校の時に物理を選択しなかったので、以下の問題がわかりません。
たぶん基本的な問題なのだと思いますが、教えて下さい。

【問題】
水平面からの傾きθのなめらかな斜面にそってすべりおりる重量mの物体Aにはたらく重力はmgと垂直抗力Nの2力と考えられる。ただし、gは重力加速度の大きさである。
(1)垂直抗力の大きさNと重力mgの間になりたつ関係式は?
(2)物体Aの加速度をaとしてx軸方向について運動方程式をかけ。

回答No.1

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

（１）
問題文にあるとおり、Ａに働く力は２つしかないです。
それはつまり、ベクトルｍｇを、斜面と垂直な成分と斜面に平行な成分とに分解したとき、
ｍｇの、斜面に垂直な成分がＮより大きいとＡは斜面にめり込み、逆に小さいとＡは斜面から浮き上がります。
実際はそうならないわけですから、ｍｇの斜面に垂直な成分の大きさ（ｍｇcosθ）と垂直抗力Ｎの大きさが等しくなければいけません。
（斜面が泥でできているとＮが小さくなるので、めり込みますが。）
この「ｍｇcosθ」は、暗記ではなく理屈（基本です）で覚えなければいけません。
それは、文字よりも図で考えるべきですので、図のあるサイトを探してみました。
ご覧ください。
http://teamcoil.sp.u-tokai.ac.jp/classes/PHB/index.html

（２）
ｘ軸というのがどういう軸なのか、
つまり、どういう方向（角度）の軸か、どちらがプラスでどちらがマイナスの軸かということがわからないので、解けません。

お礼

回答ありがとうございます。
図をアップしていませんでした。
もしこちらをご覧いただけたら、
またお教え下さい。
http://gromit.info/002.gif

回答No.3

sanori

ええ。その図だと、やはりわかりません。

こういう問題で、初心者向けによくあるパターンは、
１．重力に垂直（つまり水平）で、（今回のパターンでの）左方向を正とする。
２．斜面に平行（斜面に沿う方向）で、斜面を下る方向を正とする。

中級車向け（初心者向けよりもっとよい考え）では、
３．斜面に平行（斜面に沿う方向）で、斜面を上る方向を正とする。
４．重力に垂直（つまり水平）で、（今回のパターンでの）右方向を正とする。

というのがあります。

ところが、問題図では、ｘが水平と斜面のどちらの方向に沿っているのかもわかりませんし、矢印も示されていませんよね。
まるで、頂点の位置だけを示しているような感じになってしまっています。

なお、１と４の場合は、物体の進行方向が軸に対して斜めなので、速度をベクトル（ｘ成分とｙ成分の両方を書く）で表すことが必須となります。
ですから、おそらく先生は、２か３を意図しているのではないかと想像してはいます。

実は、ｘ軸が上記２の考え方の場合については、つい数日前に別のＱ＆Ａで私が回答しています。
Ｎｏ．１が私の回答です。
http://okwave.jp/qa/q6805912.html

お礼

ご丁寧にありがとうございました。
先生には回答を教えて欲しいと申し出たのですが、
自分なりの回答を出してみるように言われていました。

いただいた回答をもとに考えて、
先生にもう一度聞いてみたいと思います。

回答No.2

sanori

残念ながら、その図だとわかりませんねー
前回回答の（２）をもう一度よく読んでみてください。

お礼

回答ありがとうございます。
初心者の質問で申し訳ありません。
先生から渡されたプリントをスキャンしてアップしました。
http://gromit.info/001.jpg
これでもやはり同じように回答は出ないということですか?

何度もごめんなさい。