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大学入試難問(数学解答&物理36(運動方程式))

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 まずは、前回の数学(ベクトル)の解説から!

前回の問題 数学(ベクトル)

<問題>

 円に内接する四角形ABPCにおいて対角線APと辺BCとの交点が辺BCをt:1-tに内分する。三角形ABCが正三角形のときベクトルAPをベクトルABとACとtを用いて表せ。

<ヒント>

APとBCの交点をQとするとベクトルAQはtで表すことができる。更に、ベクトルAPはAQの実数倍であること、円周角の定理から考えてみよう。

<解答>

 


意外と難しかったかもしれませんね。まさか、ベクトルの問題で円周角の定理を用いるとは・・・って感じですよね。でも、APとADの比が分かれば解決です。

今週の問題 物理(運動方程式)

<問題>

 図のように、固定斜面に円筒状の質量mの物体Aが接し、物体Aに水平面上にある直方体の質量Mの物体Bが接しながら動いている。固定斜面と物体Aとの間には摩擦は働かず、水平面と物体Bとの間には摩擦が働き、動摩擦係数をμとする。重力加速度をg、水平面と斜面のなす角をθ、固定斜面と物体Aの間に働く抗力をN1、物体AとBの間の抗力をN2、物体Bと水平面の間の抗力をN3として、以下の問いに答えよ。

(1)物体Aの水平成分と鉛直成分の運動方程式をそれぞれ書け。ただし、正平成分は右向きを正、鉛直成分は下向きを正とし、加速度の水平成分をax,鉛直成分をayとする。

(2)物体Bの水平成分と鉛直成分の運動方程式をそれぞれ書け。ただし、正平成分は右向きを正、鉛直成分は下向きを正とし、水平成分の加速度をbとする。

(3)axとbの関係性と(1)(2)から、ax,ay,bを求めよ。

<ヒント>

まずは働く力を図示しましょう。物体が接していれば、作用・反作用は働くことも忘れずに!力を図示できれば、運動方程式はできたも同然です。

(3)AがBを水平に押すから、Bは動くのです。そのことからaxとbの関係を求めましょう。あとは、頑張って計算です。


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