高校1年の物理基礎の問題です。選択肢で丸で囲ってあるものが答えなのですが、どうしてこのようになるのか

高校1年の物理基礎の問題です。選択肢で丸で囲ってあるものが答えなのですが、どうしてこのようになるのか教えてもらえませんか？

質問者からの補足コメント

• 回答して下さっている皆様、 非常に助かっています…！！合わせてこちらの解説もして下さると嬉しいのですが、、、、！

  
    補足日時：2018/02/05 23:34

No.1 回答者： kuroki55 回答日時： 2018/02/05 11:46

重力とバネの力がつり合う時のバネの変位xは

mg=kx
x=mg/k
重力が作用していても変位mg/kを中心に振幅mg/kで単振動するから（下記サイトを参考にしてください。）
最下点の変位
x1=2mg/k
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/tann/bane …

No.2 回答者： kuroki55 回答日時： 2018/02/05 12:09

No.1です。

もっと簡単な解き方が有りました。
最下点では位置エネルギーが全てバネに蓄えられるから
mgx1=1/2kx1^2（^2は2乗のこと。）
x1=2mg/k

この回答へのお礼

なるほど、、やっと分かりました、ありがとうございます…！！

お礼日時：2018/02/07 02:03

No.3 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2018/02/05 13:32

バネがX1に縮んだときの高さを物体の位置エネルギーの基準とします。

（ここを高さ０ｍとします。）
力学的エネルギー保存の法則により
(1/2)k(X1)^2=mgX1 （左辺は最加点で、バネの弾性エネルギーのみ存在して、右辺はバネが自然長のときで重力による物体の位置エネルギーのみ存在しています。）
この式をX1について解くと
X1=2mg/k
このように考えるとよいのでは＾＾￥

この回答へのお礼

そういう事だったのですね、細かく教えて頂き助かります…！

お礼日時：2018/02/07 02:04

No.4 回答者： kuroki55 回答日時： 2018/02/05 23:43

No.1です。

単振動なので図はsin波の一分になります。従って⑥です。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます、ここで疑問なのですが、正弦波の形って⑤のようなものしか見た事がない気がするのですが⑥も正弦波なのですか？？

お礼日時：2018/02/07 02:21

No.5 回答者： masterkoto 回答日時： 2018/02/05 23:46

弾性エネルギー＋位置エネルギー＋運動エネルギー＝一定（仮にEとします）

だから、
運動エネルギー＝E－（弾性エネルギー）ー（位置エネルギー）
位置エネルギーの基準をバネが自然長のときの位置にすれば、ばねの縮がｘのとき
運動エネルギー＝E-(1/2)kx^2-(mg(-x))=-(1/2)kx^2+(mgx)+E
これはｘについての２次関数だから、グラフはそれに該当するものになります。
よって⑤が答え　となると思われます。＾＾￥
やや難しいですよね！

この回答へのお礼

なるほどそう考えるのですね、、！とても分かりやすい説明をありがとうございます、感謝しかないです…

お礼日時：2018/02/07 02:26

No.6 回答者： kuroki55 回答日時： 2018/02/07 05:33

No.4です。

お礼ありがとうございます。
⑤の間違いです。すいません。

この回答へのお礼

いえいえ！問3は理解する事が出来たのでこちらこそありがとうございました。
問4も結果として理解出来たので良かったです、ご協力ありがとうございました。

お礼日時：2018/02/07 05:53