【物理のエッセンス(力学)例題p24】
ばね定数が$k_1$と$k_2$の2つのばねをつなぎ、質量$m$のおもり$P$をつるして静止させた。
(1)$k_1$のばねの伸び$x_1$はいくらか。
(2)$k_2$のばねの伸び$x_2$はいくらか。
(3)2つのばねを1本のばねと考えると、そのばね定数$k_T$はいくらか。
⓪問題文をちゃんと読む。
:与えられた条件、 : 求めるもの。
【物理のエッセンス(力学)例題p24】
ばね定数が$k_1$と$k_2$の2つのばねをつなぎ、質量$m$のおもり$P$をつるして静止させた。
(1)$k_1$のばねの伸び$x_1$はいくらか。
(2)$k_2$のばねの伸び$x_2$はいくらか。
(3)2つのばねを1本のばねと考えると、そのばね定数$k_T$はいくらか。
①注目する物体を1つに決める。
とりあえず「おもり$P$」に決める。
②その物体に働く力を図示する。
質量$m$をもつ→重力$mg$がかかる。
(計算で$F=kx$と$U=\frac{1}{2}kx^2$が使えるだけ)
よって、
バネが接する→力 $F$で引っ張られる。
③$x$軸と$y$軸を設定する。(または$x$軸だけ)
④力を分解する。
今回はなし。
⑤$x$軸方向と$y$軸方向それぞれで、運動方程式「$ma=F$」に代入する。
⑥別の、注目する物体を1つに決める。
「物体($M=0$)」に決める。
⑦力を図示して、軸を設定して、力を分解する。
(質量$M(=0)$をもつ→重力$0$がかかる。)
問題の図から→鉛直上向きに力$F$を受ける。
(計算で$F=kx$と$U=\frac{1}{2}kx^2$が使えるだけ)
よって、
バネが接する→力 $F$で引っ張られる。
上下は別のバネなので、$F,F’$と分けて記述する。
(バネも糸の張力と同じで、接している物体に「同じ大きさの力」を与える→下のバネは「おもり$P$」と同じ$F$で引っ張る)
→そして、公式に代入する。
⑧作用・反作用の法則の等式を立てる。($N=N’$とか、$f=f’$とか。)
今回はなし。
⑨式を計算する。
ここまでが物理。
ここからは数学のハナシ。
以上です!
お疲れ様でした。