上智の物理なんですが、この問題これ以上上がってこないとありますが、力学的エネルギ...

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匿名
2017.02.16 22:36
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上智の物理なんですが、この問題これ以上上がってこないとありますが、力学的エネルギーを考えると元の高さまで上がってきますよね? なぜですか?張力Tが釘に当たった瞬間に変わる(外力が加わる)からですか?

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回答 5
Lv.1
0
2017.02.16 22:43

これ以上上がってこない という記述はどこにあるのでしょうか?

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匿名1
2017.02.16 22:47

到達するどころかOP間の距離でどうにでもなる 有名問題だから到達する条件求めたことあるし 某有名予備校のテキストだけど

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匿名
2017.02.16 22:49

これ以上上がってこない。ってのは続きの問題文に書いてるやつです。画像貼り忘れてごめんなさい、この投稿に貼っておきます OPは初め、OQ長の半分の位置です。つまり、Pに当たったあとにOに到達することは可能です。

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匿名
2017.02.16 23:06

ひもがたるみ始めるので、この段階で向心力はありません。したがってこの段階から放物運動を始めるのでOには達さない。しかも、ヒモがピンと張っててようやくOに届く位置がOQ長の半分なのに少しでもたるんでいたらOには到達しませんよね? という解釈をしています。

Lv.1
0
2017.02.16 23:06 |2017.02.16 23:07編集済み

おもりが円運動の最高点まで到達するためには、速度すなわち運動エネルギを持っている必要があります。 そのため、位置エネルギが減少し、点Oの高さまで到達することができません。 訂正しました。

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匿名1
2017.02.16 23:26

匿名1です 外力が加わったからでいいと思う 釘が糸に張力加えてそれが上向きに負の仕事してるから 問6の事言ってたんだけど 5まででなんでたるむのかっていう質問だよね?

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匿名
2017.02.16 23:28

Fttbsさん、ありがとうございます。 匿名1さん あ、そうです!問6で長さを調節してるのでその点は納得してます。 5まででなんでたるむかです!

Lv.3
0
2017.02.17 01:57

少し長くなりますが… まず、釘が糸を引っ張る力は外力ですが、物体の運動方向に対して常に垂直にはたいていて、物体に仕事をしていません。なので全体で見て力学的エネルギー保存則が成り立っています。 次にじゃあなんで元の高さまで上がってこないの?となりますがこれは 点O'の位置エネルギー→放物運動の最高点の位置エネルギー+放物運動の最高点の運動エネルギー(水平方向に運動している)と分解されているからです。「糸がたるんだ時に速度が鉛直方向だけでなく、水平方向にもあるから」なんですね。 ちなみにこの問題は長さrの糸についた質量m速さvの物体が水平から上にθ°(0≦θ≦90)で糸がたるまずに円運動するには遠心力≧半径方向の重力、(mv^2)/r≧mgsinθが必要になるということさえ分かれば解けるでしょう。