物理 力学的エネルギーの問題：質問内容の要約
- 質量mの物体を水平面に置き、ばねでつないだ状況で、力学的エネルギーに関する問題があります。
- 問１では、ばねを引き伸ばした際に手がした仕事を求める問題です。
- 問２では、物体が静止しているときのばねの伸びの最大値を求める問題です。
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物理 力学的エネルギーの問題です。
図のように、水平面上に質量mの物体を置き、壁との間をばね定数kのばねでつないだ。ばねの自然の長さからの伸びをxで表し、面と物体の間の静止摩擦係数をμ、動摩擦係数をμ'、重力加速度の大きさをgとする。次の問いに答えよ。 問１ ばねが自然の長さにある状態から、図のように手で水平に物体に力を加え、ばねを引き伸ばした。ばねの伸びがxになるまでに、手のした仕事はいくらか。正しいものを、次の(1)～(8)のうちから一つ選べ。 (1)(1/2)kx^2 (2)kx^2 (3)μ'mgx (4)μ'mg (5)(1/2)kx^2+μ'mgx (6)(1/2)kx^2+μ'mg (7)kx^2+μ'mgx (8)kx^2+μ'mg 問２ 問1の過程の最後に手を止めて静かに放したところ、物体は静止していた。手を放した後も物体が静止しているようなばねの伸びxの最大値x[0]はいくらか。正しいものを、次の(1)～(4)のうちから一つ選べ。 (1)μmg/k (2)2μmg/k (3)μ'mg/k (4)2μ'mg/k 問３ 問2の実験でばねの伸びがx＜x[0]のとき、物体に作用している摩擦力はいくらか。正しいものを、次の(1)～(6)のうちから一つ選べ。ただし、図の右向きを正とする。 (1)kx (2)-kx (3)μmg (4)-μmg (5)μ'mg (6)-μ'mg 解答と解説をよろしくお願いします。
- sgormtk
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問１ 物体を引きずる事に対する仕事＋バネを伸ばす事に対する仕事です。 引きずる方は力（摩擦力）が一定で、距離がｘなので、 〇△ｘです。 バネを伸ばす方は力がバネの伸びによって増えるので、 力が最後は◇ｘの形になります。それが０から始まるので、 1/2◇ｘ＾２の形になります。 問２ 静止摩擦の最大値は■m◆です。それがバネの力とちょうどつりあうｘを求める問題ですね。 バネの力は◇ｘの形になります。 ◇ｘ＝■m◆ ｘ＝■m◆/◇ 問３ 静止摩擦力は、加わっている力と同じ量が反対方向に発生します。 ここではバネの力と同じ量が反対方向に発生します。 （重力は床からの抗力とつりあっている） バネの力は◇ｘの形になります。
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お礼
ありがとうございました(^-^)/