No.2ベストアンサー
- 回答日時:
No.1です。
「お礼」に書かれたことについて。>球mの重力はこの場合考えなくて大丈夫なのでしょうか?
ああ、そうですね。忘れていました。
#1 は間違いです。
きちんと各 θ における「剛体棒の張力(圧縮力、引張力)」を考えないといけなのですね。
・「剛体棒の張力」としては、向心力に対する「反作用」は角度によらず一定の「引張力」です。
これが
F1 = mrω^2
・「質量 m の球」の重力が「剛体棒の張力」に与える影響は、「引張力」を正とすると
鉛直上では -mg (圧縮力)
鉛直下では +mg (引張力)
水平左右では 0
ということで、
F2 = -mgcosθ
合計の「剛体棒の引張力」は
F3 = F1 + F2 = mrω^2 - mgcosθ ①
この「引張り力」が、どのように「床を押す力」になるかと言えば、
・剛体棒が鉛直下のときに「床を押す力」を大きくする
・剛体棒が鉛直上のときに「床を押す力」を小さくする
・水平左右のときには「床を押す力」には関係しない
ということで、剛体棒の角度が θ のときには
F4 = -F3*cosθ
で関係するということです。
これに①式を代入すれば
F4 = -(mrω^2 - mgcosθ)cosθ
= -mrω^2 cosθ + mgcos^2(θ)
これと「重さMの箱」の重力 Mg を加えて
F = Mg + F4 = Mg - mrω^2 cosθ + mgcos^2(θ)
従って、垂直抗力は
Fn = Mg - mrω^2 cosθ + mgcos^2(θ)
です。
不正確な回答ですみませんでした。
たぶん、上の考え方でよいはずです。
きちんと、働く力をすべて書き出して「鉛直方向の成分」を足し合わせないといけませんね。
No.1
- 回答日時:
>遠心力の中に重力は含まれているのでしょうか?
遠心力は、回転する「重さ m の球」の中にいる場合(「重さ m の球」の重心を基準にした座標系)に現れる「見かけ上の力」ですから、「重さMの箱」なり「床(あるいは地面)」を基準にした座標系では存在しません。
「床(あるいは地面)」を基準にした座標系では、「重さMの箱」には「重さ m の球」が円運動するための「向心力」(回転中心向きに引っ張る力)の「反作用」が働きます。
これは、
(a)「重さ m の球」が鉛直下の位置に来たときには、「重さ m の球」に働く「向心力」は鉛直上向き、その「反作用」で「重さMの箱」に働く力は鉛直下向き
(b)「重さ m の球」が鉛直上の位置に来たときには、「重さ m の球」に働く「向心力」は鉛直下向き、その「反作用」で「重さMの箱」に働く力は鉛直上向き
(c)「重さ m の球」が水平右の位置に来たときには、「重さ m の球」に働く「向心力」は水平左向き、その「反作用」で「重さMの箱」に働く力は水平右向き
(d)「重さ m の球」が水平左の位置に来たときには、「重さ m の球」に働く「向心力」は水平右向き、その「反作用」で「重さMの箱」に働く力は水平左向き
という関係になります。
この「仕組み」が分かれば、あとはご自分で解けるのではありませんか?
向心力の大きさは、F=mrω^2 ですから、箱が床を押す力は、下向きを正として
(a) Fa = Mg + mrω^2
(b) Fb = Mg - mrω^2
(c)(d) Fc = Fd = Mg
です。
この力は、図に書かれたように回転角 θ をとれば、
F = Mg - mrω^2 cosθ
ということです。
垂直抗力は、この反作用ですから、上向きに、その大きさは
Fn = Mg - mrω^2 cosθ
と書けます。
なお、飛び上がらない条件は
Fn ≧ 0
です。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
おすすめ情報
- ・漫画をレンタルでお得に読める!
- ・人生のプチ美学を教えてください!!
- ・10秒目をつむったら…
- ・あなたの習慣について教えてください!!
- ・牛、豚、鶏、どれか一つ食べられなくなるとしたら?
- ・【大喜利】【投稿~9/18】 おとぎ話『桃太郎』の知られざるエピソード
- ・街中で見かけて「グッときた人」の思い出
- ・「一気に最後まで読んだ」本、教えて下さい!
- ・幼稚園時代「何組」でしたか?
- ・激凹みから立ち直る方法
- ・1つだけ過去を変えられるとしたら?
- ・【あるあるbot連動企画】あるあるbotに投稿したけど採用されなかったあるある募集
- ・【あるあるbot連動企画】フォロワー20万人のアカウントであなたのあるあるを披露してみませんか?
- ・映画のエンドロール観る派?観ない派?
- ・海外旅行から帰ってきたら、まず何を食べる?
- ・誕生日にもらった意外なもの
- ・天使と悪魔選手権
- ・ちょっと先の未来クイズ第2問
- ・【大喜利】【投稿~9/7】 ロボットの住む世界で流行ってる罰ゲームとは?
- ・推しミネラルウォーターはありますか?
- ・都道府県穴埋めゲーム
- ・この人頭いいなと思ったエピソード
- ・準・究極の選択
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
物理 円運動のときの力のモーメ...
-
力学計算(開閉扉)
-
法則の成り立つ条件
-
素材の異なる2つの棒が倒れる速度
-
小文字のシグマの書き方
-
物理について質問です。
-
棒が片側にしか折れない機構
-
つり合いの問題 理科 棒の重さ...
-
壁との張力を考えない理由を教...
-
図のような長さ15cmの栓抜きを...
-
てこの原理を利用した道具
-
材料力学
-
材料力学 門型ラーメン 3種類...
-
電荷が棒におよぼす力のモーメント
-
剛体のつりあいについて
-
体操選手は鉄棒プロテクタ装着...
-
PDF-XChange Viewerで、回転し...
-
角パイ・単管パイプの耐荷重を...
-
ベクトル関数の概略を図示せよ...
-
新幹線での座席回転について
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
体操選手は鉄棒プロテクタ装着...
-
力学計算(開閉扉)
-
棒高跳びでの到達点の人類の限...
-
棒を引き抜くときにねじねじす...
-
慣性モーメント教えてください
-
しなりと弾性力と
-
壁との張力を考えない理由を教...
-
材料力学
-
図のように一端が回転支持され...
-
天秤はなぜ重い方が下がり、途...
-
鉛直な壁面上のちょうつがい0の...
-
てこの原理を利用した道具
-
図のような長さ15cmの栓抜きを...
-
力学 ちょうつがいの問題 大...
-
82なんですけど、Cのところに...
-
剛体のつりあい(半球殻+棒)
-
物理について質問です。
-
この例題5で、棒が糸から受ける...
-
力のモーメントについて
-
運動量保存の法則と衝撃音
おすすめ情報