物理の問題で

質問

物理の問題で
自然長1.00ｍの一様なつるまきばねに質量1.0kgのおもりをつるして静止させると1.20mの長さになった。ばねの質量とおもりの大きさを無視し、重力加速度の大きさを9.8m/s^2として、次の各問いに答えよ。
（１） ばねの長さが1.4mになるまで引き伸ばして、おもりを静かに手放した瞬間のおもりの加速度の大きさはいくらになるか。
（２） ばねの長さを0.90mになるまで押し押し縮めて、おもりを静かに手放した後のおもりの往復運動における振幅と振動数を求めよ

この問いの解き方を教えて下さい。

回答No.2

BookerL

まず、

＞自然長1.00ｍの一様なつるまきばねに質量1.0kgのおもりをつるして静止させると1.20mの長さになった。

ということから、バネの弾性定数 ｋ を求めておきます。（ｍｇ＝ｋｘ より　ｋ＝ｍｇ/ｘ を計算します）

　（１） では、まず物体にはたらく力を求めます。

　バネからの力：上向きに ｋ(１.４０－１.００)　と　重力：下向きに ｍｇ が働くので、物体には上向きに　ｋ(１.４０－１.００)－ｍｇ　となります。
　あるいは、つりあいの位置からの伸びから、単に ｋ(１.４０－１.２０) としても同じです。

　Ｆ＝ｍａ の関係があるので、加速度は力がわかれば求まります。

　（２）では、単振動の基本を確認します。

　振幅：振動の中心と最大に振れたとき（＝速度が０のところ）の距離　ですから、振動の中心 １.２０[m] と、最大に振れたときの ０.９０[m] の差になりますね。

　振動数：単振動の振動数は　(１/２π)√(ｋ/ｍ)　ですから、すべてわかっている値を使うことで求まります。

　※振動数がなぜこの式になるか、というのは、単なる丸暗記ではなく理解しておきましょう。

回答No.1

my3027

フックの法則、ニュートンの第二法則、エネルギー保存則、振動の基礎を勉強して下さい。