一緒に解いてみよう これでわかる! 練習の解説授業 ばねの伸びや弾性エネルギーについて求める問題です。与えられた情報を整理して、1つ1つ解いていきましょう。 ばねの伸びx[m]を求める問題です。まず物体にはたらく力や情報を図に書き込んでいきましょう。ばね定数はk[N/m]とし、物体の質量はm[kg]とします。自然長の位置を仮に置き、自然長からの伸びをx[m]としましょう。このとき、物体には下向きに重力mg[N]がはたらきます。また、物体はばねと接しているので、ばねからの弾性力kx[N]が上向きにはたらきます。 では、ばねの伸びx[m]を求めていきます。問題文から、この物体はつりあっているとありますね。 上向きの力kx[N]と、下向きの力mg[N]について、つりあいの式を立てる と、 kx=mg あとは、k=98[N/m]、m=1. 0[kg]、g=9. 2つの物体の衝突で力学的エネルギー保存則は使えるか？ - 力学対策室. 8[m/s 2]を代入すると答えが出てきますね。 (1)の答え 弾性エネルギーを求める問題です。弾性エネルギーはU k と書き、以下の式で求めることができました。 問題文からk=98[N/m]、(1)からばねの伸びx=0. 10[m]が分かっていますね。あとはこれらを式に代入すれば簡単に答えが出てきますね。 (2)の答え
\notag \] であり, 座標軸の原点をつりあいの点に一致させるために \( – \frac{mg}{k} \) だけずらせば \[\frac{1}{2} m v^{2} + \frac{1}{2} k x^{2} = \mathrm{const. } \notag \] となり, 式\eqref{EconVS1}と式\eqref{EconVS2}は同じことを意味していることがわかる. 最終更新日 2016年07月19日
今回、斜面と物体との間に摩擦はありませんので、物体にはたらいていた力は 「重力」 です。 移動させようとする力のする仕事(ここではA君とB君がした仕事)が、物体の移動経路に関係なく(真上に引き上げても斜面上を引き上げても関係なく)同じでした。 重力は、こうした状況で物体に元々はたらいていたので、「保存力と言える」ということです。 重力以外に保存力に該当するものとしては、 弾性力 、 静電気力 、 万有引力 などがあります。 逆に、保存力ではないもの(非保存力)の代表格は、摩擦力です。 先程の例で、もし斜面と物体の間に摩擦がある状態だと、A君とB君がした仕事は等しくなりません。 なお、高校物理の範囲では、「保存力=位置エネルギーが考慮されるもの」とイメージしてもらっても良いでしょう。 教科書にも、「重力による位置エネルギー」「弾性力による位置エネルギー」「静電気力による位置エネルギー」などはありますが、「摩擦力による位置エネルギー」はありません。 保存力は力学的エネルギー保存則を成り立たせる大切な要素ですので、今後問題を解いていく際に、物体に何の力がはたらいているかを注意深く読み取るようにしてください。 - 力学的エネルギー
\label{subVEcon1} したがって, 力学的エネルギー \[E = \frac{1}{2} m v^{2} + \frac{1}{2} k \left( x – l \right)^{2} + mg\left( -x \right) \label{VEcon1}\] が時間によらずに一定に保たれていることがわかる. この第1項は運動エネルギー, 第2項はバネの弾性力による弾性エネルギー, 第3項は位置エネルギーである. ただし, 座標軸を下向きを正にとっていることに注意して欲しい. ここで, 式\eqref{subVEcon1}を バネの自然長からの変位 \( X=x-l \) で表すことを考えよう. これは, 天井面に設定した原点を鉛直下方向に \( l \) だけ移動した座標系を選択したことを意味する. また, \( \frac{dX}{dt}=\frac{dx}{dt} \) であること, \( m \), \( g \), \( l \) が定数であることを考慮すれば & \frac{1}{2} m v^{2} + \frac{1}{2} k \left( x – l \right)^{2} + mg\left( -x \right) = \mathrm{const. } \\ \to \ & \frac{1}{2} m v^{2} + \frac{1}{2} k X^{2} + mg\left( -X – l \right) = \mathrm{const. } \\ \to \ & \frac{1}{2} m v^{2} + \frac{1}{2} k X^{2} + mg\left( -X \right) = \mathrm{const. } と書きなおすことができる. よりわかりやすいように軸の向きを反転させよう. すなわち, 自然長の位置を原点とし鉛直上向きを正とした力学的エネルギー保存則 は次式で与えられることになる. \[\frac{1}{2} m v^{2} + \frac{1}{2} k X^{2} + mgX = \mathrm{const. } \notag \] この第一項は 運動エネルギー, 第二項は 弾性力による位置エネルギー, 第三項は 重力による運動エネルギー である. 単振動の位置エネルギーと重力, 弾性力の位置エネルギー 上面を天井に固定した, 自然長 \( l \), バネ定数 \( k \) の質量を無視できるバネの先端に質量 \( m \) の物体をつけて単振動を行わせたときのエネルギー保存則について二通りの表現を与えた.
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でも、チェーンが伸びる(実際には金属は伸びていませんが、チェーンの全長は伸びていますよね)のは、何か問題があるのでしょうか? ママチャリの場合、チェーン引きをしていっても、当然ですが永久にホイールを後ろに引っ張り続けるわけにはいきません。 ホイールを後ろに引っ張るのも限度があるので、そこまでくるとチェーン交換です。 ママチャリに対して、クロスバイクはホイールを後ろに引くことはありません。 勝手に変速機が、後ろに引っ張ってくれます。 でも、チェーンが伸びると変速が遅くなっていってしまいます。 実際に、チェーンが伸びたクロスバイクと、新車のクロスバイクを乗り比べると、変速のもたつき、トラブルの差というのが分かります。 でも、チェーンは徐々に削れて伸びていくので、実際に乗り続けていると、伸びていることに気付かないことが多いです。 そして、ある日突然に「あ、そろそろチェーン交換ですよ」と自転車屋さんに言われるわけです。 チェーンのたるみは何とか防げないのか? 何となく原理が分かりましたね?
チェーンにとっての適度なたるみ具合は、駆動効率、チェーンの耐久性を考慮すると、チェーンを上下させて1~2cmくらいの遊びが発生するくらいがちょうどよいと言えるでしょう。
投稿者:ライター 吉田梨紗 (よしだりさ) 2020年7月24日 自転車に乗っていると、チェーンにたるみが発生することがある。そのまま乗ると外れてしまう可能性があり、転倒といった事故にもつながるだろう。この記事では、自転車のチェーンにたるみができる原因や、調整する方法について紹介する。専門店で頼んだときにかかる料金にも注目したので、ぜひ参考にしてほしい。 1. 自転車のチェーンのたるみの原因とは? 自転車のチェーンにたるみができる原因を紹介しよう。自転車を長く愛用するためには、基礎知識を身に着けておこう。 チェーンは伸びる 自転車をこいでいるとチェーンに負担がかかる。つなぐパーツが削れてしまい、「チェーン伸び」といった現象が起きるのだ。 チェーンが伸びて長くなることでたるみができる。自転車に乗っていて違和感を感じたら、たるみがないか確認してほしい。 チェーンケースがついているタイプの自転車だと、内側に当たって音がなることもある。チェーンを指で触り2cm以上動くなら、チェーンの調整をしてたるみを直そう。 交換が必要 自転車のチェーンは消耗品だ。たるみが起こるたびに調整しても、チェーンが伸びている状態で乗ると外れてしまう可能性がある。新品のチェーンに取り替えることで、安全に走ることが可能だ。 走行距離が3000~4000kmほどになると交換が必要になる。伸びた長さを正確に測れる「チェーンチェッカー」を活用するとわかりやすいだろう。また、掃除や注油をすることで、チェーンを長持ちさせることが可能だ。 2. 自転車のチェーンのたるみについて - 六段変速の自転車で、ギアを1... - Yahoo!知恵袋. 自転車チェーンのたるみの調整に必要な工具 チェーンのたるみを調整できる「チェーン引き」や、必要な道具について紹介する。たるみができたときにすぐ調整できるように、あらかじめ準備しておこう。 チェーン引きを確認 多くの自転車には、チェーン引きというパーツが取り付けてある。たるみがでたチェーンを引き締めて、張りを戻すことが可能だ。 ただし、中にはチェーン引きがついていない自転車もある。チェーン引きを後からつけるか、自転車専門店に依頼したほうがよい。 調整に必要な道具は? 自転車のたるみを引き締めるには「10mmと15mmのスパナ」が必要だ。幅を調節して使える、モンキーレンチでも代用できる。 あとは「プラスドライバー」を用意すれば、チェーンのたるみが調整できる。自転車のメンテナンスに役立つので、必要な道具は揃えておこう。 おすすめ商品 3.