高校物理「運動の法則と等加速度運動」の問題
高校物理「運動の法則と等加速度運動」の問題につきまして
添付の図の問題です。
図のようになめらかで水平な床の上に質量Mの直方体の物体Cが置かれている。
Cの上には質量Maの物体Aがあり、Aから軽い糸を水平に張って滑車を通し、
その糸の先端に質量Mbの物体Bを取り付け、鉛直につり下げる。
Bの側面はCと接しており、AとC、BとCの間に摩擦力は働かないものとする。
問:Cを押す水平方向右向きの力を大きくすると、
A,B,Cは同じ加速度で等加速度運動をするようになった。
加速度の大きさをMa,Mb,gを用いて表せ。
答:AとCの加速度が等しい時、AはCに対して等速度(または速度0で静止)で運動する。
このため、糸で連結されたBの鉛直方向の運動も等速度である。
床から見てAについての運動方程式をたてると、Ma・α=T
Bは鉛直方向に等速度で運動するので鉛直方向の力はつり合う。T=Mb・g
2式より、α=(Mb/Ma)g
これがよくわかりません。
BはCに対しても床に対しても等速運動ですよね。
そのBとつながっているAがなぜ床に対して等速運動じゃないのでしょうか。
そもそも、「A,B,Cは同じ加速度で等加速度運動」なのに
Bは等速運動・・?Bの加速度はαじゃないのか・・?
と、混乱していておかしなことを言ってしまっているとは思いますが、
ご回答宜しくお願い致します。
お礼
>似たようなことを書いて補足とします。 たとえば、t=5.0[s]のとき ⊿tをドンドン0sに近づけると加速度aは、 t〔s〕+⊿t〔s〕より t〔s〕=5.0、lim⊿t=0となるから t〔s〕+⊿t〔s〕 → 5.0s+0s=5.0s よって、5.0sにおける瞬間の加速度になる。 こんなふうに、いくらでも応用できます。 そうなんです!そのように応用できるから、⊿tをドンドン0sに近づけると加速度aは、 t〔s〕+⊿t〔s〕より t〔s〕=0、lim〔t→0〕⊿t=0となるから t〔s〕+⊿t〔s〕=0s+0s=0s よって、0sにおける瞬間の加速度になる。 と言えればいいなぁ、と思いこのような質問をさせて戴きました。高校数学の教科書レベルの理解を物理の為だけに先に終わらせておいた甲斐がありました。 >v-tグラフが直線になっている場合は、(他の回答者さんが書いておられるように) (直線ならば、任意の点で"傾きは一定"ですから)加速度はどの瞬間においても、同じ値になります。ならば、敢えて 瞬間の加速度 と呼ばず、単に 加速度 と呼んでも紛れが生じることはありません。 あるいは、逆に、どの瞬間での加速度でもある、と言っても構わないことになります。 しかし、v-tグラフが曲線になってしまう運動では、瞬間の加速度 と 平均の加速度 とは、きちんと使い分けする必要があります。 やっぱり、物理は一つ一つの用語の定義が複雑ですね。きっちり一つ一つ覚えていこうと思います。 >((おまけ)) 一般的に、単に 「速さ」、「速度」、「加速度」 と書いてある場合は、「瞬間の速さ」、「瞬間の速度」、「瞬間の加速度」 を意味していることが多いです。 非常に助かるおまけです。ありがとうございます。
補足
ご回答ありがとうございました。