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慣性について 加速度運動する車内

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paulohabreuf / Pixabay

バスに乗っていて、バスが急発進したり急ブレーキをかけたりすると転びそうになります。
そういったことは誰しも経験したことでしょう。
加速運動する車内の出来事について考察していきましょう。

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車中の出来事

車が水平面内で左右に加速度運動するときは、車中につるされた錘はその慣性により前後に傾くでしょう。次図ではバスは左向きに加速運動しています。

このとき、その傾きで重力と張力の釣り合いが破れおもりに水平方向の加速度を与えます。
つまり図の青の矢印で示された合力が、おもりに加速度を与えているのですね。

問題です

同じ車が斜面を自由に下りていくとき、おもりをつけた糸の傾きはどうなるでしょうか?
(エンジンもブレーキも動作していない状態で、するすると下りていくとします)

 

つまり坂道でバスがブレーキをかけずに自然に下っていくというわけですね。

ちょっと考えて見ましょう。

選択肢
    1. 平地の場合は左向きに加速度を持って運動するため糸は図の右へ傾く。斜面での場合も斜面の左に沿って加速度運動しているから、床に対して平地の場合と同じかたまたは近い角度で傾く。
    2. 斜面が傾いているため、重力の斜面に平行な方向の分力が加速をもたらす。重力の斜面に垂直な方向の分力は張力とつりあうため、糸の傾きは床に対して垂直である。
    3. 斜めになっているからおもりは前に引かれる。そのために糸は前方方向へ傾く。

 

すぐに答えを探さずに考えてみましょう。

 

 

解答

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