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。
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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。
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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
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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
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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。
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Q国有林である保安林の指定・解除は、どこで審議?

 国有林は、農林水産大臣が保安林の指定・解除を行うこととなっていますが、その検討がどこで行われているのかがわかりません。
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Aベストアンサー

質問の意図が良く分からないのですが、
通常の指定・解除であれば、林野庁治山課の担当部署で事務的なチェックをして
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以前の森林法改正時に大規模な保安林指定を行った時には林政審議会に
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しないでしょう。

Q斜面上の物体に働く慣性力

図を載せることが出来なくてすいません。
水平な面と、これに点Aで滑らかにつながる傾角θの斜面をもつ台がある。斜面上には質量mの小物体Pが糸につながれて静止している。糸は斜面と平行であり、Pと台の間に摩擦はない。重力加速度をgとする。

問題 台を水平に適当な加速度で動かすと、Pが斜面から受ける力が0になる。その加速度の向きと大きさを求めよ。また、その時の糸の張力を求めよ。

答え 重力と張力の働く向きを考えると、Pを静止させるためには慣性力は左向きと決まる。すると台の加速度αは右向きと決まる。
斜面に垂直な方向での力の釣り合いより、mαsinθ=mgcosθ、 α=(gcosθ)/sinθ = g/tanθ
また、斜面方向での力の釣り合いよりT=mgsinθ+mαcosθ=mgsinθ+mg{(cos^2θ)/sinθ} =mg/sinθ

質問です。
1. 垂直抗力がゼロになる時とはどんな状態を表すのでしょうか?
まず自分は垂直抗力は変わらないものだと思っていたので、台が動くことによって垂直抗力が変化していく様子がいまいちイメージできません。それから垂直抗力がプラスのとき、また垂直抗力がマイナスの時、Pがそれぞれどんな状態にあるのかも教えてください。

2. 慣性力の向きについて
慣性力の向きは『重力と張力の向きを考えると左向きになる』とあるのですが、この問題では最初、左右どちらに台が加速しているか分からないはずなので、台は左に動き慣性力は右に働いている可能性はないのでしょうか?

図を載せることが出来なくてすいません。
水平な面と、これに点Aで滑らかにつながる傾角θの斜面をもつ台がある。斜面上には質量mの小物体Pが糸につながれて静止している。糸は斜面と平行であり、Pと台の間に摩擦はない。重力加速度をgとする。

問題 台を水平に適当な加速度で動かすと、Pが斜面から受ける力が0になる。その加速度の向きと大きさを求めよ。また、その時の糸の張力を求めよ。

答え 重力と張力の働く向きを考えると、Pを静止させるためには慣性力は左向きと決まる。すると台の加速度αは右向きと...続きを読む

Aベストアンサー

>まず自分は垂直抗力は変わらないものだと思っていたので、

大間違いです。
床や机の上に物体を置いたときは床や机が上下しないことがないことがほとんどなので,この誤解は非常に多いですね。
これはエレベータの床に物体を置いてエレベータごと持ち上がることを考えて運動方程式を立てればすぐにわかります。物体に働いている力は重力と垂直抗力Nなので,加速度をaとすると運動方程式は,

ma = N - mg

したがって,

N = m(g+a)

で,aの値によっていくらでも垂直抗力の値が変わります。

>また垂直抗力がマイナスの時

垂直抗力はマイナスにはなれません。計算の結果垂直抗力がマイナスになるところでば,現実には物体は床などから離れてしまっていますので,もともとの運動方程式やつりあいの式が成り立たなくなっています。

>この問題では最初、左右どちらに台が加速しているか分からないはずなので、

だからそれを決めるために,慣性力がどちらを向いていなければならないかを考える。慣性力の逆向きが動く方向。

垂直抗力が働いていない場合,物体に働く力は重力,糸の張力,慣性力で,重力が鉛直方向なので,水平方向のつりあいを成立させるためには,慣性力は糸の張力の水平成分とは逆向きでなければならない。これにより慣性力の向きが決まり,さらに加速の方向がその逆向きと決まる。

>まず自分は垂直抗力は変わらないものだと思っていたので、

大間違いです。
床や机の上に物体を置いたときは床や机が上下しないことがないことがほとんどなので,この誤解は非常に多いですね。
これはエレベータの床に物体を置いてエレベータごと持ち上がることを考えて運動方程式を立てればすぐにわかります。物体に働いている力は重力と垂直抗力Nなので,加速度をaとすると運動方程式は,

ma = N - mg

したがって,

N = m(g+a)

で,aの値によっていくらでも垂直抗力の値が変わります。

>また垂直抗力がマ...続きを読む

Q海溝陸側斜面について

海溝陸側斜面について調べています。
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「大陸斜面の下部が急激に落ち込んだもの」
「大陸斜面と陸側斜面の境界は不明瞭だが存在する」
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結局、海溝陸側斜面とは、大陸斜面の一部なのでしょうか?
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教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

プレートテクトニクスの考え方によって海溝で海洋プレートが沈み込んでいるとするなら、やはり大陸側に属すると考えるのが自然だと思います。

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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、
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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

Q理科の斜面の問題なんですけど・・・

理科の斜面の問題なんですけど・・・
この問題なんですけどいまいち理屈がわかりません><

問)斜面を下る運動をしている物体にはたらく斜面方向の力は、斜面を下るにつれて変化するか、変化しないか
解)変化しない

だんだん速くなるんだから斜面方向の力も大きくなるんじゃないんですか?

Aベストアンサー

>だんだん速くなるんだから斜面方向の力も大きくなるんじゃないんですか?

 速さと、物体にはたらく力は関係しませんよ。力が関係するのは加速度です。

 斜面上にある物体に働く斜面方向の力は、物体の運動状態に関係なく、斜面の角度に応じた大きさになります。斜面が水平面と θ の角度だと、斜面方向の力は mgsinθ となります。

http://physics20060523.web.fc2.com/bunkai2.htm

 で、この一定の力がはたらくので、物体の速さはだんだん速くなるのです。


※斜面を降りてくると、地球の中心に近づくので、厳密には重力が少し大きくなる、ということはありますが、日常レベルの大きさの斜面ではこの変化は測定不能なくらい小さいですし、通常の力学の問題では重力の大きさは一定として考えます。

Q斜面上での力のつりあいに関する問題が分からなくて困っています

問題はこれです
傾きが30°のなめらかな斜面上に、重力の大きさが6.0Nの物体をのせ、水平方向から力を加えて静止させた。
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回答お願いいたします。

Aベストアンサー

>質量(m)と重力(g)がわかっていれば垂直抗力(N)はN=mgなのでわかるのですが・・・

これは違っています。
垂直抗力がmgに等しくなるのは
・水平な床の上にある
・重力以外の力が働いていない
という条件でのものです。
重力とつりあうので垂直抗力が重力mgに等しくなります。

重力の大きさはいつもmgですが垂直抗力は物体の置かれている条件が変われば変わります。

斜面の上に置かれている物体が斜面から受ける、斜面に垂直な力の大きさはmgではありません。

この重力がmgという与え方ではなくて6.0Nと与えられているのです。
斜面の図に力を書きこんで考えてください。


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