斜面上の物体にはたらく力で正しいのはどれかという問題です。

答えはイですが、なぜイなのでしょうか?
私は全部正解に見えます

宜しくお願いします

「斜面上の物体にはたらく力」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • たびたびスミマセン。

    斜面に沿う下向きの力と斜面に垂直な下向きの力は、そもそも重力から生じている力ですよね。そんなふうに教科書に書いてありました。

    これらは力ではないのでしょうか?
    書いていただいた力の分類には入らないから、この問題では解答にはならないのでしょうか?

    宜しくお願いします。

    No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2017/04/18 19:48

A 回答 (4件)

重力による力が分解されて斜面方向と斜面に垂直な方向に働きますが


アウエなどは重力と重力を分解した力が同時に働いていることや重力による力が適切に分解されていないため間違いです。
    • good
    • 1
この回答へのお礼

納得できました。
ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/19 00:22

No.2続き


問題文を良く読むと、単に「小球に働く力」としか言って無いから、
単純に重力と垂直抗力の2個だけだから、イ。
    • good
    • 0

斜面に働く力は斜面方向と斜面に垂直方向に分解して考えます。


元のまま考えると失敗します。

下の図で上は球に垂直方向に重力が働いている。
それを、斜面方向と斜面に垂直方向に分解したのが下の図。
点線はもう考えてはいけない。

下の図の実線が球にかかる力。
青線は、斜面に垂直方向にかかった力に対して、斜面が球を押す垂直抗力。

これをもとにすると、
ア:斜面に垂直方向の力が抜けている
イ:斜面方向の力が無いから、球は動けない事になる。
ウ:斜面方向の力が無いから、球は動けない。また、点線は考えない。
エ:斜面垂直方向の力が無いから、空中へ飛び出してしまう。

どれも変だ。適切なものが無い!
「斜面上の物体にはたらく力」の回答画像2
    • good
    • 0

問題を正確にすると、「なめらかな斜面」という表現が必要ですが、まあ、突っ込まないことにします(^^;)


まず、力の働き方で力を分けると、
1)物体と物体が接触している所に働く力・・・垂直抗力、摩擦力、張力などなど、多数存在
2)物体と物体が接触していなくても働く力・・・重力、静電気力、磁力・・・高校物理ではこの3つだけ
になります(^^)
この問題の場合は、
物体と物体が接している所 → 小球と斜面の接点、これだけ!
ですから、ここに力が働くのですが、今は小球が受けている力ですので、これは「垂直抗力」になります。
つまり、斜面に対して垂直で上向きの矢印が描かれているものが正解の候補となり、「ア」は間違いになります(^^)
物体と物体が接触している所に働く力は垂直抗力だけですから、次は重力を考えます。
重力は、もちろん、鉛直下向きにはたく力ですから、ここで正解の候補として「エ」は外れてしまいます(^^)
残るは、「イ」と「ウ」ですが、「ウ」に描かれている斜面に垂直下向きに働く力は何でしょうね?・・・意味不明ですね(^^;)
ですから、「ウ」は候補から外れて、「イ」が答えになります(^^v)
ちなみに、「ウ」に描かれている斜面に対して垂直で下向きの力を「垂直抗力の反作用だから、答えになるんじゃないのぉ~」と考えてはいけません。
垂直抗力は小球に働くのですが、垂直抗力の反作用は斜面に働く力ですので、問題の「小球にはたらく力」に当てはまりません(^^)

力の働き方は大切ですので、疑問点などありましたら、また質問して下さいね(^^)
この回答への補足あり
    • good
    • 0

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!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q斜面を転がる物体の加速度aについて 斜面を転がる物体は質量mに関係なく、重力加速度g=9.81(m/

斜面を転がる物体の加速度aについて

斜面を転がる物体は質量mに関係なく、重力加速度g=9.81(m/s^2) と斜面の角度θによって決まる。
って事ですが、

自由落下の加速度も質量mに関係なく自由落下の加速度gは一定。

ですが実際に高い位置から、重い物と軽いもを落とすと、重い方が落ちます、それは実際には空気抵抗などが関係してるため。と聞いたことがあります。

だったら実際に斜面を重い物と軽い物を転がすとすると、
実際は摩擦力と空気抵抗の関係で重いものが速く転がって、軽いものは遅く転がるのでしょうか?

摩擦力や空気抵抗を考慮して加速度を計算した場合、実際に近い加速度がわかると言うことでしょうか?

もしそうなら、空気抵抗の計算は良くわからないので、摩擦力だけを考慮したらどういった加速度の計算式になるのか教えて下さい。

Aベストアンサー

まず、誤解があるようです。
重い物体の方が軽い物体より速く落ちるわけではありません。
空気抵抗の大きさによっては、軽い物体の方が速く落ちます。
多分、「重い物体」を鉄の玉、「軽い物体」を羽毛や紙、とした説明を聞いたのだと思います。
この場合は、羽毛や紙の方が、空気抵抗の影響を大きく受けますので、したがって、ゆっくり落ちます。
でも、「重い物体」でも空気抵抗の影響が大きい形状をしているならば、必ずしも速く落ちるとは言えません・・・まあ、羽毛や紙よりかは速く落ちるでしょうけれど(^^;)
それから、斜面の場合でも一概には言えません。
全く摩擦の無い斜面ですと、物体は加速g・sinθ (θは斜面の傾き角)で滑り降りますが、
摩擦がある場合、物体と斜面の間で滑りが起こる場合と起こらない場合で加速度が異なってきます
  滑りが無い場合:加速度 (2/3)g・sinθ ただし、物体の形状が球のとき
  滑りがある場合:加速度 g(sinθ ー μcosθ) μ:動作摩擦係数 μの値は、物体と斜面の材質で決まります。
そんなわけで、重い物が速く転がって、軽い物が遅く転がるとは言えません。
例えば、斜面との摩擦が大きいゴム製の直方体と摩擦の小さい紙で作った同じ大きさの直方体
を斜面上において、同時に手を離したとします。
ゴム製の直方体は摩擦が大きくて、斜面上で静止し、
紙製の直方体はスーッと斜面上を滑り落ちていく、なんて事もあります。
確かに、斜面の実験で重力加速度を求めることは可能ですが、実験上の様々な事柄を考慮しないと、求めることはできません。

まず、誤解があるようです。
重い物体の方が軽い物体より速く落ちるわけではありません。
空気抵抗の大きさによっては、軽い物体の方が速く落ちます。
多分、「重い物体」を鉄の玉、「軽い物体」を羽毛や紙、とした説明を聞いたのだと思います。
この場合は、羽毛や紙の方が、空気抵抗の影響を大きく受けますので、したがって、ゆっくり落ちます。
でも、「重い物体」でも空気抵抗の影響が大きい形状をしているならば、必ずしも速く落ちるとは言えません・・・まあ、羽毛や紙よりかは速く落ちるでしょうけれど(^^;...続きを読む

Q物体が斜面を滑り降りる時はMa=Fを使いますが、一瞬加速度は生じますが斜面がながかったら速さは一定に

物体が斜面を滑り降りる時はMa=Fを使いますが、一瞬加速度は生じますが斜面がながかったら速さは一定になり、等速直線運動になりませんか?

Aベストアンサー

斜面では、斜面の仰角(地面と斜面の角度)を θ とすれば、重力加速度 g により
  g * sin(θ)
の斜面下向きの加速度が常時働いています。

むしろ「等速運動」はあり得ません。
斜面で、ボールを転がしてみてください。
斜面を、自転車で下ってみてください。

Q高校の物理の問題です。《水平と30°をなす粗い斜面上で、質量1,0kgの物体が斜面下向きに10Nの

高校の物理の問題です。
《水平と30°をなす粗い斜面上で、質量1,0kgの物体が斜面下向きに10Nの力を受けて等速直線運動をしている。動摩擦力の大きさと向きを求めよ。》

Aベストアンサー

重力も含めて「斜面下向きに10Nの力」が働いている条件下で等速度運動しているなら、加速度は上向きにも下向きにも働いていないので、動摩擦力は「斜面下向きの10Nの力」と釣り合っているので、斜面の上向きで、大きさはこれと同じ「10N」です。

 ただし、問題文からすると、「斜面下向きの10Nの力」は外から加えた力で、これとは別に重力が働いているように読めます。
 この場合には、斜面下向きの重力は、重力加速度を「9.8 (m/s^2)」として、
  1.0 (kg) × 9.8 (m/s^2) × sin30° = 4.9 (N)
ですから、斜面下向きの力の合計は
  10 (N) + 4.9 (N) = 14.9 (N)
になります。

 この力に対して「等速度運動」しているのなら、動摩擦力は「斜面下向きの14.9 Nの力」と釣り合っているので、斜面の上向きで、大きさはこれと同じ「14.9 N」です。

 問題文が不明確なのでどちらとも取れますが、「物理の問題」としては後者の「14.9 N」を意図しているのだと思います。

Q斜面と斜面を滑り降りる物体の運動

前に質問されたことのあるとおもう問題ですが、検索ワードが思いつかなかったので、質問します。

床、斜面の摩擦は無視できる。
水平な床の上に質量M、傾きθ、の三角台Qの上に
質量mの小物体Pをのせる。
水平方向にx軸、鉛直方向にy軸をとり、重力加速度をgとする。

運動方程式
小物体のx、y軸方向の加速度=a、b
三角台のx、y軸方向の加速度=A、B
PとQの抗力=N、床とQの抗力=S
として
ma=-Nsinθ
mb=Ncosθ-mg
MA=Nsinθ
MB=S-Mg-Ncosθ
B=0
b=(a-A)tanθ

最後の式ですが、これを出すのにベクトルを使って、
Pの変位を(Δx、Δy)、Qの変位をΔXとして
Δy=(ΔX-Δx)tanθ・・・☆
二回tで微分して
b=(a-A)tanθ
とやるらしいのですが、☆の式が立てられないのですが説明していただけますか?

もうふたつ
1、PがL滑り降りたときのQの変位を求める問題。
2、そのときのPとQの運動エネルギーの和を求める問題。

がありまして、1、はまったくわかりません。

2、求めるエネルギーの式は
Pの各軸方向の速度をVx、Vy
同様にQの速度をVX、VY

(1/2)m(Vx^2 +Vy^2) +(1/2)M(VX^2 +VY^2)=・・・
となるのですが
これを出すのに最初の運動方程式をつかって
a=dVx/dt、b=dVy/dt、A=dVX/dt、B=dVY/dt
なので
mVx(dVx/dt)=-Nsinθ・Vx
mdVy(Vy/dt)=(Ncosθ-mg)Vy
MVX(dVX/dt)=Nsinθ・VX
MVY(dVY/dt)=(S-Mg-Ncosθ)VY
また
Vysinθ=(Vx-VY)cosθ
なのでこれらから
d/dt{(1/2)m(Vx^2 +Vy^2) +(1/2)M(VX^2 +VY^2)}

となるらしいですがこの式のつくり方がわからないんです。
そしてそれから先どうするかわかりません。
長々となりましたがよろしくお願いします。

前に質問されたことのあるとおもう問題ですが、検索ワードが思いつかなかったので、質問します。

床、斜面の摩擦は無視できる。
水平な床の上に質量M、傾きθ、の三角台Qの上に
質量mの小物体Pをのせる。
水平方向にx軸、鉛直方向にy軸をとり、重力加速度をgとする。

運動方程式
小物体のx、y軸方向の加速度=a、b
三角台のx、y軸方向の加速度=A、B
PとQの抗力=N、床とQの抗力=S
として
ma=-Nsinθ
mb=Ncosθ-mg
MA=Nsinθ
MB=S-Mg-Ncosθ
B=0
...続きを読む

Aベストアンサー

>Δy=(ΔX-Δx)tanθ・・・☆
>二回tで微分して
>b=(a-A)tanθ

2つの式は矛盾してませんか.
x軸,y軸の正の向きはそれぞれ右向き,上向きでいいのでしょうか.
斜面が右上がり(左端が尖っている)なら
Δy=(Δx-ΔX)tanθ・・・(*)
b=(a-A)tanθ

もしその逆なら右辺が逆符号です.
Δy=(Δx-ΔX)tan(-θ)=-(Δx-ΔX)tanθ
b=-(a-A)tanθ

いずれも,台に対する小物体の相対変位
Δx-ΔX(x方向) と Δy-0=Δy(y方向)
との間に,「台からみて小物体は斜面方向にのみ動ける(今の状況では,浮き上がったりめり込んだりはしない)」 
という条件を幾何学的に書けば出ます.

残りの問題はこれらの式を全て解けば出ますが,解かなくても出ます.
[別解]
>1、PがL滑り降りたときのQの変位を求める問題。
1,は式(*)と
Δx-ΔX=-L・・・(A) (台に対し左にLだけ変位)
(または傾きが逆なら逆符号)
から
y方向の変位はΔy=-Ltanθ つまり,下向きにLtanθ

一方,重心の定義
(m+M)X_G=mx+MX
より
(m+M)ΔX_G=mΔx+MΔX
かつ,水平方向には外力が働かないので,重心は静止したままで,ΔX_G=0
よって mΔx+MΔX=0・・・(B)
(重心からの距離が質量の逆比)
(A),(B)より
x方向の変位:Δx=-ML/(M+m)
つまり斜面が右上がりなら 左向きにML/(M+m)


>2、そのときのPとQの運動エネルギーの和を求める問題。
力学的エネルギー保存が成立するので,
和は mgLtanθ

>d/dt{(1/2)m(Vx^2 +Vy^2) +(1/2)M(VX^2 +VY^2)}
左辺を実際微分すれば
d/dt(1/2)mVx^2=(1/2)md/dtVx^2=(1/2)m・2Vx・dVx/dt=mVx・dVx/dtから言えます.

>Δy=(ΔX-Δx)tanθ・・・☆
>二回tで微分して
>b=(a-A)tanθ

2つの式は矛盾してませんか.
x軸,y軸の正の向きはそれぞれ右向き,上向きでいいのでしょうか.
斜面が右上がり(左端が尖っている)なら
Δy=(Δx-ΔX)tanθ・・・(*)
b=(a-A)tanθ

もしその逆なら右辺が逆符号です.
Δy=(Δx-ΔX)tan(-θ)=-(Δx-ΔX)tanθ
b=-(a-A)tanθ

いずれも,台に対する小物体の相対変位
Δx-ΔX(x方向) と Δy-0=Δy(y方向)
との間に,「台...続きを読む

Q物理 大学受験 二物体間にはたらく静止摩擦力に関する質問です。 写真の問4は、 物体AとBとの間には

物理 大学受験
二物体間にはたらく静止摩擦力に関する質問です。
写真の問4は、
物体AとBとの間には摩擦があり、BをAの上に乗せてばねに向かって滑らせる。床はなめらかである。Aがばねと接触した後、xだけ縮んでいる時、AとBそれぞれに関する運動方程式を立てよ、という問題です。

ばね定数kと静止摩擦力の大きさFは与えられており、解説において示された図はこれだけでした。
私が問題を解いた時には静止摩擦力の向きを(AもBも)解説と逆にして立式してしまい、ゆえに運動方程式も解答とは違っていました。
ここで質問です。解説での図はばねが一旦最も縮んだあと、ばねの縮みがxになった瞬間の図で、私が考えたのはばねが最も縮むまえのばねの縮みがxになった瞬間でした。
私は文脈から前者の場合で考える必要があることが読み取れなかったのですが、これは解説不足ではなく、やはり私の読み取り不足なのでしょうか。

センターを前に震えております。ご教授お願い致します。

Aベストアンサー

図では、水平右向きを「正」としていますね。変位も、速度も、加速度も、この「正」方向を基準にしないといけません。

(1) ばねが縮みつつあるときには、A・Bは右向きに運動していますが、ばねは「縮んでいる」ので働く力は左向き、つまり「負」の方向です。

(2) ばねが伸びつつあるときには、A・Bは左向きに運動することになりますが、ばねはやはり「中立長さよりは縮んでいる」ので働く力は左向き、つまり「負」の方向です。

従って、(1)(2) とも、ばねの復元力 Fs = -kx は x>0 (中立長さよりも右側にある) ので Fs<0 です。(ばね定数は k>0)

 では、A、B間の摩擦力はどうか。
 (1) の状態では、運動は右向き、ばねの復元力は Fs<0 で左向きですから、「減速」状態です。
 つまり「A」は減速していて、慣性で等速運動したい「B」に「左向き」の力(減速させる力)を与えます。
 逆に、「B」はAに「止まらない」ように「右向き」の力を与えます。

 つまり、摩擦力の絶対値を F>0 として
・Aは「右向き」の摩擦力 F を受ける
・Bは「左向き」の摩擦力 -F を受ける
ということです。この結果、
 Aに働く力:-Fs + F
 Bに働く力:- F
です。

 (2) の状態では、運動は左向き、ばねの復元力は Fs<0 で左向きですから、「加速」状態です。
 つまり「A」は左方向に加速していて、慣性で等速運動したい「B」に「左向き」の力(負方向に加速させる力)を与えます。
 逆に、「B」はAに「加速しない」ように「右向き」の力を与えます。

 つまり
・Aは「右向き」の摩擦力 F を受ける
・Bは「左向き」の摩擦力 -F を受ける
ということです。この結果、
 Aに働く力:-Fs + F
 Bに働く力:- F
です。
 これは (1) と同じです。

 つまり、(1)(2)に対して「運動方程式は同じ」なのです。
 そして、どちらも「加速度は左向き(負)」になります。

 質問者さんは、物体の運動方向で、正負を変えて式を立ててはいませんか?
 式は、常に座標上で「どちらが正か」を定義し、運動の方向で変えてはいけません。運動の方向は「速度」の正負で判断します。
 変位も加速度も、「正か負か」で「方向」を判断します。

図では、水平右向きを「正」としていますね。変位も、速度も、加速度も、この「正」方向を基準にしないといけません。

(1) ばねが縮みつつあるときには、A・Bは右向きに運動していますが、ばねは「縮んでいる」ので働く力は左向き、つまり「負」の方向です。

(2) ばねが伸びつつあるときには、A・Bは左向きに運動することになりますが、ばねはやはり「中立長さよりは縮んでいる」ので働く力は左向き、つまり「負」の方向です。

従って、(1)(2) とも、ばねの復元力 Fs = -kx は x>0 (中立長さよりも右側にある...続きを読む


このQ&Aを見た人がよく見るQ&A

人気Q&Aランキング

おすすめ情報