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はじめて2-6への質問(libertasさん)

田原です。
いつもありがとうございます。

> 9:20ごろ 
>
> (2)の解答についてです
>
> 「左斜め下向きのベクトル」を「おおきさhのベクトル」に正射影すると2つのベクトルが完全に一致するので
> (2)の解答のように-Fhとmghと計算する事ができ、もし正射影した2つのベクトルが完全に一致しない場合はこのように計算できないという理解で間違いないでしょうか?

はい。大丈夫です。

> 12:00ごろ 
>
> (2)の疑問とも関連しているのではないかと思います。
> 3つめの経路(ジグザグな経路)は講義でちゃんとベクトルの長さがhとなることを確認しているので、重力のした仕事がmghになることが理解できたのですが、4つめの経路(メチャクチャな経路)はベクトルの長さがhになることを確認していないのに、
> 何故、仕事がmghになるといえるのだろうか?という疑問が生じました。
> 結局どんなメチャクチャな経路でも重力のした仕事はmghになりその例外はないのでしょうか?
> 解りにくく感じ、ここの部分の理解の自信のなさが他の所の理解度にも影響しているので補足していただけると助かります。

どんなにめちゃくちゃな経路にしても、その経路を鉛直線に射影してしまえば、結局、上下に動いていることになります。

上にLだけ動いて、下にLだけ動けば仕事はmg(-L)+mgLとなって0になるので、結局、
往復分はキャンセルすることになって、下向きの仕事mghだけが残ります。

よって、途中の経路によらず、例外なくmghになります。

> 14:16ごろ
>
> ばねにつながっている物体の装置のところ。2つ質問させていただきます。
>
> 1;力のつりあいですが、物体は右へ移動していくので、Fとkxを比べるとFの方がkxより大きいのではないか?という疑問が生じました。
> 力がつりあっているのに物体が移動するのは何故なのでしょうか?

これは、「準静的な過程」と呼ばれる物理特有の考え方です。
「力の釣り合いを保ちながら、ゆっくり動かすと。。。」というような言い方をします。

Fのほうがkxよりも「無限小」だけ大きいのですが、「無限小」なのでそれは無視できると考えています。

> 2;この運動で力がつりあうというのは、物体に力Fを加えてx=0からx=Lまで押し縮めている間はずっと力がつりあっていると考えて良いのでしょうか?

そういうわけなんです。 分かりにくいですよね。

> 17:34ごろ
>
> 2つ質問させていただきます。
>
> 1;なぜF=-kyと成立するのか良く理解できませんでした。(下記の質問のように、グラフの横軸に疑問が残ったので理解できなかったのではありません)
> 後の練習問題にも深く関係してくるので、もう少し詳しく補足してくださると助かります。
縦軸にFという文字を使ったのがよくありませんでした。
単に「力」という意味でFと書いたのですが、問題でFという文字を使っているので、
混乱させてしまいました。

縦軸は、手の抗力Fではなく、弾性力を表しています。

> 2;グラフの横軸ですがx軸ではなくy軸では?と思いました。
すみません。y軸でした。

> 19:36ごろ
>
> 「F=-dから0までのところの仕事は..」と仰っていたのですが、Fではなくxでは?と思いました。
すみません。xですね。

> 23:16ごろ
>
> 練6の問題図ですが質量mの物体が摩擦面をLだけ進んで静止したという理解で間違いないですね?
> (Lだけ進んだ先には角ばった物体が描かれているので壁ではないか?と思ってしまいました)

間違えありません。確かに紛らわしいですね。

> 28:50ごろ
>
> 問題設定について。2つ質問させていただきます。
>
> 1;半径Rの滑車を右向きに回転させると半径rの滑車は逆向きの左向きへ回転するという理解で間違いないでしょうか?

2枚の滑車を貼り付けてあるので、半径Rの滑車を右向きに回すと、半径rの滑車も一緒に右向きに回転します。

> 2;(2)の問題文ですが、ストレートに「F」のした仕事を求めよ、
> とならずに「外力」のした仕事となっているので、そこの表現に違和感が残りました。

Fを外力と考えていました。F=外力です。
わかりにくくてすみません。

> なにか特別な理由があったり、「F」のした仕事という表現は不適切なのでしょうか?
というわけで、何も理由がありません。
必要も無いのに混乱させてしまってごめんなさい。

> (物理の問題文に於いて、外力という用語は初めて見る言葉なので、それで面食らった部分もあると思いますが)
ただ、外力という言葉は、物理の問題でよく出てきます。
重力など、物体にはたらいている力に対して、そとからつりあわせるような力を加えてゆっくり動かす場合に、その外から加える力のことを外力と呼ぶことが多いです。

> 31:06ごろ
>
> 滑車を回転させているのに何故、力のモーメントのつりあいが成立するのか?という疑問が生じました。
> 自分なりに考えた所、(1)では滑車が回転しない状態(2)では滑車が回転する状態を考えているという事になり、
> (1)では滑車が回転しない状態を考えているから力のモーメントのつりあいが成立するとしていいという理解になったのですが、間違っているでしょうか?

これも、「準静的な過程」です。
つりあいを保ちながらゆっくりと回転させるという特殊な過程を考えています。

> 32:27ごろ
>
> 上の理解が正しかった場合ですが、(1)では滑車が回転しない状態の力F、
> (2)では滑車が回転する状態の力Fについて考えている((1)と(2)では異なる条件下での力Fである)のに(1)で求めたFの値を(2)の計算式Fh’に代入して良いのはなぜでしょうか?

準静的な過程なので、つりあいを保っている値を、回転しているときに代入できるのです。
最初は、とても違和感を感じると思います。

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