張力 関連問題
【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。
糸におもりをつけて吊り下げると、糸がぴんと伸びた後、物体には鉛直下向きに重力
が働くのに、物体は落下せず静止します。このとき、おもりには鉛直上向きに重力と同じ大きさで上向きの力が働いています。この力が、糸が物体に及ぼす張力です。
一般的には、張力の大きさは計算してみないとわからないので、TとかSなどと文字において立式します。
右図のように、糸に質量mのおもりが吊り下げられて静止しているとき、おもりに働く力は鉛直下向きの重力
，糸がおもりに及ぼす鉛直上向きの張力Tです。おもりに働く力のつり合いの式は、
これより、張力の大きさが、
と求められます。
糸に物体が吊り下げられていて、糸がぴんと張っているとき、糸は物体に張力を及ぼすのですが、糸がたるんでしまうと糸は張力を及ぼしません。ここから、糸がぴんと張っているかどうかを判定するのに、糸の張力を考えることがあります。
右図の状況で、点Oに結ばれた長さRの糸の他端に吊り下げられた質量mのおもりに水平方向に初速度
を与えて半円を描いて円運動させ、糸がたるむことなく最高点を通過させる条件を考える問題があります。最高点でおもりに働く力は、鉛直下向きの重力
と糸がおもりに及ぼす鉛直下向きの張力Tで、これが円運動の向心力になります。最高点でのおもりの速さをvとして、おもりの加速度は
(不等速円運動を参照)なので、最高点におけるおもりの運動方程式は、
･･･①
)と最高点(運動エネルギー
，位置エネルギー
)との力学的エネルギー保存より、
･･･②
，これを①に代入して、
∴ 
です。これより、
∴ 
以上の初速度与えれば、糸がぴんと張ったまま、おもりは最高点を通過して円運動を続けることになります。
【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。
物理基礎事項TOP 物理TOP TOPページに戻る
【広告】ここから広告です。ご覧の皆さまのご支援ご理解を賜りたく、よろしくお願いいたします。
【広告】広告はここまでです。
各問題の著作権は
出題大学に属します。©2005-2024(有)りるらる 苦学楽学塾 随時入会受付中！理系大学受験ネット塾苦学楽学塾(ご案内はこちら)ご入会は、
まず、こちらまでメールを
お送りください。 