2020年09月28日

高校物理「単振動」復元力の最大値

高校物理「単振動」復元力の最大値

◆問題

質量5.0kgの物体が、周期4.0s,振幅2.0mの単振動をしている。この単振動について次の問いに答えよ。

(1) 角振動数を求めよ。

(2) 振動数を求めよ。

(3) 変位が1.0mの点で、物体が受ける復元力の大きさを求めよ。

(4) 復元力の最大値を求めよ。


この記事では(4)を解説します。


★★ お知らせ ★★

AE個別学習室(えまじゅく)水戸教室では、「大学入試共通テスト」の対策授業を行っています。2020年8月現在、平日昼間に授業可能な既卒生・社会人を若干名募集しています。
従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。


◆解説

復元力が最も大きくなるのは、振動が中心から最も離れたときです。

x=1.0mのときの復元力の記事でも書いたように、F=−mω^2・Asinωtです。

sinωtが最も大きくなるときがFが最も大きくなるので、ωt=π/2でありsinωt=1です。

だから、Asinωt=Aとなります。

Aは振幅なので、今回の問題ではA=2.0です。

復元力は振動の中心からの距離に比例するので、x=1.0mのときの復元力の2倍となります。

よって求める力は、12.3×2=24.6[N]

有効数字を2桁とすれば、25[N]


この問題の最初に戻る


◆関連問題
水平面内での円運動

単振動まとめ


江間淳の書籍はこちら
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
 20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
  最高級の指導を提供します!メール添削も好評です!

プロ家庭教師の江間です。    AE個別学習室(えまじゅく)
http://www.a-ema.com/k/     http://www.a-ema.com/j/
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
posted by えま at 09:00| Comment(0) | 高校物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
この記事へのコメント
コメントを書く
お名前: [必須入力]

メールアドレス: [必須入力]

ホームページアドレス:

コメント: [必須入力]

こんなヤツです
名前:江間淳
年齢:41
職業:プロ家庭教師、AE個別学習室(えまじゅく)代表、翻訳者
ウェブサイトURL:http://www.a-ema.com/
メールアドレス:j@a-ema.com
一言:アプリ、メルマガ、電子書籍提供中です。アマゾンやGooglePlayで「江間淳」で検索!
江間淳の書籍一覧 → http://amzn.to/2m9LTvN