良問のシミュレーション

良問53本

良問良問 力学1：v-tグラフから加速度と位置を読む速さが「増える→一定→減る」と変わる物体の v-t グラフを動かして、傾き＝加速度、面積＝位置になることを確かめる。時刻を指定して、グラフから a と x を読み取る練習ができる良問良問 力学2：エレベーターの加速・等速・減速地上から屋上まで、加速→等速→減速と進むエレベーターの運動を v-t グラフと高さのグラフで追う。等速の間の高さから加速度を決め、減速の加速度や全体の時間を求める流れが見える良問良問 力学3：川を進む船の合成速度と相対速度静水での速さ v の船が、流速 u の川を上り下りする場合・横断する場合・走ってくる自転車と出会う場合を動かして、速度の合成（ベクトルの和）と相対速度（ベクトルの差）を確かめる良問良問 力学4：水平投射とはね返り（反発係数）高さ h から水平に投げた小球が水平面ではね返る運動。水平方向は等速、鉛直方向は自由落下とはね返り後の投げ上げ。衝突で鉛直成分だけが e 倍になることを、速度ベクトルとグラフで確かめる良問良問 力学5：動く台車から鉛直に打ち上げる一定の速さで走る台車から、真上にボールを打ち上げる。地面から見ると放物線、台車から見ると鉛直投げ上げ。台車の速さを半分にしたとき、同じ地点Bに落とすには初速を何倍にすればよいかを確かめる良問良問 力学6：壁にはね返る斜方投射床から斜めに投げた小球が、鉛直な壁ではね返る運動。壁との衝突で水平成分だけが e 倍になって向きが変わり、鉛直成分はそのまま続く。衝突の時刻・高さ・最高点・落下点を動かして確かめる良問良問 力学7：棒のつり合いから質量を求める一様な棒の一端におもり A をつるして支点を探し（図1）、もう一端におもり B をつるして支点を探す（図2）。重心の位置と支点まわりのモーメントで、棒の質量 m、おもり B の質量、糸の張力を求める良問良問 力学8：台の端をはなれる瞬間のつり合い台にのせた一様な棒を、ばねで鉛直上向きに引き上げる。棒がはなれる瞬間は、接している点（B または P）だけが支えになることを使って、棒の質量とばねの伸びの比を求める良問良問 力学9：棒と小球のつり合いの角度一様な棒の端に質量 2m の小球をつけ、棒の A 端を糸でつるして小球に水平の力 F を加える。重心の位置、力のつり合い、A のまわりのモーメントから、糸と棒の傾き α、β と張力 T を求める良問良問 力学10：壁に押し当てた棒がすべり出すとき壁に押し当てた一様な棒の B 端を糸でつり、B 端におもり M をつるす。おもりを A 側へ動かすと壁との静止摩擦力が増え、最大摩擦力 μN を超えたところで A 端がすべり出す。そのときの位置 x を求める良問良問 力学11：立てかけた棒がすべらない条件なめらかな壁と粗い床に棒を立てかけ、棒の上に小物体 P をのせる。A のまわりのモーメントで壁の抗力 R を求め、床の摩擦力 F と最大摩擦力 μN を比べて、すべらずにいられる条件と P の限界位置を調べる良問良問 力学12：斜面を滑りおりて水面へ飛びこむ高さ h のなめらかな斜面を滑りおりた物体が、斜面の下端 B から水面へ飛びこむ。斜面上の等加速度運動と、B 以後の放物運動をつなげて、時間・速さ・水面までの高さ H を求める良問良問 力学13：平板の上をすべる物体（水平と傾き）同じ初速で押し出した物体が、水平な平板と傾けた平板の上でどこまですべって止まるかを上下に並べて比べる。動摩擦力による減速から距離・時間・動摩擦係数を読み取り、止まり続ける条件も確かめる良問良問 力学14：糸でつった物体と斜面をもつ台斜面上の物体Pを糸で支えたとき、台が床から受ける摩擦力と垂直抗力を作用・反作用でつなげて求める。糸を切ると台は静止したまま、Pが加速度 g/2 で滑り下りる。台が動かない条件の摩擦係数も比べる良問良問 力学15：定滑車につるしたAと板上のB定滑車で物体Aと「板＋B」をつなぎ、糸βで引き止めたときの3本の糸の張力と、糸βを切ってからの加速度・張力の変化を調べる。運動を始めると張力が静止時と変わることに注目する良問良問 力学16：斜面上の物体Pと滑車でつないだ物体Q摩擦のある30°の斜面上の物体Pを、滑車を通した糸でつるした物体Qとつなぐ。Qの重さによって「静止」「Qが下がる」「Pが下がる」の3つの場合に分かれる様子を調べ、Qが床に着いた後のPの動きまで追う良問良問 力学17：気球につるした物体Aと糸の切断気球が物体Aを糸でつるして等速で上昇しているとき、力のつり合いから張力と浮力を求める。高さ h で糸を切ると、Aは投げ上げの運動、気球は上向きに加速しながら上昇し続ける様子を同時に見る良問良問 力学18：空気抵抗を受けて斜面をすべる物体斜面をすべるT型の物体に、速さに比例する空気の抵抗 kv がはたらくときの運動を調べる。速さが一定値（終端速度）に近づく v-t グラフから、動摩擦係数 μ と抵抗係数 k を読み取る良問良問 力学19：台の上を滑る物体と動き出す台段差の台Aの上へ物体Bを滑らせると、摩擦力の作用・反作用で B は減速し A は加速する。両者の速さが等しくなる時刻 t₀ と、B が A 上を進む距離 l を、v-t グラフの面積と合わせて確かめる良問良問 力学20：板に力を加えると、上の小物体はどう動くかなめらかな床の上の板に右向きの力を加える。力を変えて、板と小物体Pが一体で動く場合とPが板の上をすべる場合の違い、摩擦力と加速度、Pが板の左端に達する時間を調べる良問良問 力学21：なめらかな円弧から飛び出す小球（力学的エネルギー保存）円弧の頂点Aから静かにすべり出した小球が、B点を通りC点で台から飛び出し、最高点Dを経て床のE点に衝突する。各点の速さと高さを、エネルギーと放物運動の考え方で調べる良問良問 力学22：ばねで飛ばした小球とあらい面（エネルギー保存則）ばねを縮めて小球Pを放す。なめらかな面では弾性エネルギーが運動エネルギーになり、点Aより右のあらい面では摩擦熱になって止まる。水平な面と30°の斜面で、止まる距離を比べる良問良問 力学23：定滑車と動滑車につるしたおもり動滑車にA（質量M）、糸の反対側にB（質量m）をつるす。つり合う条件を調べ、Bを重くして放したとき、AとBの移動距離・速さの関係をエネルギーの考え方で確かめる良問良問 力学24：あらい斜面上のばねとおもり斜面上で、自然長のばねにつないだおもりを静かに放す。位置エネルギーの減少がどのエネルギーに変わるかを調べ、ばねの最大の伸びと、そのあと再び動き出すかどうかを確かめる良問良問 力学25：衝突のあと斜面を上って戻る小物体なめらかな水平面で物体 P が静止した Q に衝突し、Q は摩擦のある斜面を上ってから下降する。反発係数 e や質量比を変えて、衝突後の速度と斜面での運動を確かめる良問良問 力学26：振り子の小球の衝突と弾丸の打ち込み糸でつるした質量 m の小球 A を持ち上げて放し、最下点で静止した質量 2m の小球 B に衝突させる。反発係数を変えて、衝突後の速度・B が上がる高さ・失われるエネルギーを確かめる良問良問 力学27：円形パイプ内で衝突をくり返す2球水平な円形パイプの中で、同じ質量の小球 A と B を逆向きに打ち出し、等速円運動と衝突をくり返させる。反発係数 e による速度の入れ替わりと、最後に共通の速さへ近づく様子を調べる良問良問 力学28：投げ上げた物体に斜方投射の物体をぶつける地面の点 P から物体 A を真上に、離れた点 Q から物体 B を斜めに同時に打ち出す。同じ高さにいつづける条件と、衝突して合体したあとの水平投射を調べる良問良問 力学29：ロケットから部分を順に打ち出す宇宙空間で静止している3つの部分 P・Q・R のロケットから、まず R を、つぎに Q を、残りに対して速さ u で後ろへ打ち出す。運動量保存と、打ち出しに要したエネルギーを調べる良問良問 力学30：2次元の弾性衝突（対称にはね飛ぶ）静止した質量 M の球 B に、質量 m の球 A が速さ v₀ で弾性衝突し、A・B が x 軸に対して同じ角 θ で上下に分かれて進む。運動量保存（x・y）とエネルギー保存から v、V、θ を求める良問良問 力学31：ばねでつながれたAと、壁で跳ね返るB糸が切れてAが止まり、Bが壁に当たって戻ってくる様子を、ばねの縮みや速度のグラフといっしょに追う。運動量保存則と力学的エネルギー保存則が、どの場面でどう使われるかを確かめる良問良問 力学32：曲面をすべる小物体と、動く台台が固定されているときと、床の上を自由に動けるときを切りかえて、小物体Pの速度と台の速度を比べる。運動量保存則（水平方向）と力学的エネルギー保存則を使う場面を確かめる良問良問 力学33：動く台の曲面をのぼる小物体滑らかな床の上で、小物体Pが静止した台の曲面をのぼって下りる。最高点での P と台の速度、のぼれる高さ、Pが下りたあとの台の速さを、動かしながら確かめる良問良問 力学34：振り子Bの衝突と、台車上をすべるA振り子の小球Bが台車上の物体Aに衝突し、Aが台車の摩擦のある面をすべって止まるまでを追う。衝突、運動量保存、失われるエネルギーと摩擦熱の関係を一つの流れで確かめる良問良問 力学35：加速する電車の床をすべる物体一定の加速度で走り出した電車の床で、物体が後ろへすべる。車内の人から見ると「慣性力」がはたらく理由と、地上の人から見た力の見え方のちがいを切りかえて確かめる良問良問 力学36：引き上げられるエレベーターと糸を切った小球上向きに加速するエレベーターの中の小球について、糸の張力、糸を切ったあとの加速度、車内の人から見た「見かけの重力」と落下時間を確かめる。慣性力を考えるかどうかで同じ答えになることも見る良問良問 力学37：動く三角柱の上の物体と慣性力斜面の上に糸でつないだ物体をのせた三角柱を、左右に加速させる。三角柱から見た物体の力のつり合い（重力・垂直抗力・張力・慣性力）を、加速度を変えながら確かめる。糸が切れる場面も動かせる良問良問 力学38：直方体が傾くか滑るか（モーメント）水平な台の上の直方体に、斜め上向きの外力を加える場面と、台を水平に加速する場面。傾き始める条件と滑り始める条件を、力のモーメントのつり合いと摩擦力の条件から比べる良問良問 力学39：板の穴を通る糸と円運動・回転する板板の穴に糸を通して、板上の小物体 A と、下にぶら下げたおもり B をつなぐ。摩擦のない等速円運動の速さと、回転する板の上で A が静止できる角速度の範囲を、遠心力（向心力）のつり合いで確かめる良問良問 力学40：円すいの内側を回る小球（等速円運動）鉛直な軸をもつ円すいのなめらかな内面を、小球が水平面内で等速円運動する。垂直抗力と重力の合力が向心力になることから、速さ・垂直抗力・周期を求め、円すいが加速上昇するときの見かけの重力も確かめる良問良問 力学41：円すいの上で糸につけたおもりを回す円すいの頂点に糸でつないだおもりを、滑らかな円すい面にそって回す。張力と垂直抗力を、水平と鉛直（または面にそった方向と垂直な方向）の力のつり合いで求め、角速度を増すと面から離れる限界を確かめる良問良問 力学42：斜面を下ってループを回る小球曲面の高さ h から静かに放した小球が、水平面を通って円筒面（ループ）に入る。エネルギー保存と半径方向の力のつり合いから、速さ・垂直抗力・面から離れる条件を、h や位置 θ を変えながら確かめる良問良問 力学43：くぎにかかる振り子と糸のたるみ水平の位置から放した振り子が真下でくぎにかかり、円運動の半径が変わる。点Bの前後での張力の変化と、くぎの上方で糸がたるんで斜めに飛び出す様子を、張力と速さのグラフで確かめる。良問良問 力学44：半円柱の頂上からすべり落ちる小球なめらかな半円柱の最高点から静かにすべり出した小球が、垂直抗力が0になる点で面を離れ、放物運動で地面に落ちるまでを調べる。垂直抗力 N と速さを角 θ の関数としてグラフで読み取る。良問良問 力学45：ばねに押されたAとBが離れる位置壁につないだばねで、質量 m の A と 3m の B を縮めて放す。しばらくは一体で単振動し、B が離れる位置と、そのあとの A の運動を、x-t グラフと A が B を押す力 N で調べる。良問良問 力学46：ばねにつるした P・Q とエレベーターばねに質量 2m の P と m の Q をつるしてつり合わせ、Q を切り離すと P は「つり合いの位置が変わる」単振動を始める。エレベーターが加速するときの見かけの重力と、周期が変わらないことも調べる。良問良問 力学47：円筒の中のばね振り子と床が B を押す力鉛直なばねの上下に同じ質量の A・B を取りつけ、B を床に置いて A を振動させる。A の位置 x と、床が B を押す力 N の時間変化から、B が床から離れない条件（b の限界）を確かめる。良問良問 力学48：斜面上のばね付き A への B の衝突傾き30°のなめらかな斜面で、ばねにつながれて静止した A に、上方から B をすべらせて弾性衝突させる。衝突後の速度、A の単振動、B の上がり下がりを調べ、2回目の衝突が起こる距離 d を確かめる。良問良問 力学49：くぎにひっかかる振り子糸が途中でくぎにひっかかる振り子を動かし、おもりの最高の高さ・最大の速さ・周期が、条件を変えるとどう決まるかを調べる。エレベーターの加速度を加えた場合も試せる良問良問 力学50：浮かぶ円柱の単振動液体に浮かぶ円柱に、同じ質量の小球が弾性衝突する。衝突後の円柱の動きを、浮力と重力の合力に注目して調べ、静止時の深さ・最大の深さ・上端に達する時刻を読み取る良問良問 力学51：人工衛星の速さ・周期と宇宙速度地表からの高さ h を変えて、円運動する人工衛星の速さと周期がどう決まるかを見る。もう一つの場面では、地表から真上に打ち上げた物体が、速さによって戻ってくるか無限遠へ去るかを、エネルギーで確かめる良問良問 力学52：静止衛星になるためのガス噴射自転周期から静止衛星の軌道半径を求め、静止していた物体Aがガスを後ろへ噴射して静止衛星の速さを得る様子を見る。ガスの速さを変えて、ガスが無限遠へ去る条件と、必要なガスの質量の割合（運動量保存）を確かめる良問良問 力学53：円軌道から楕円軌道へ地表から鉛直に打ち上げて点Aで止まる場合、点Aから円軌道に入る場合、点Aと遠い点Bを結ぶ楕円軌道に入る場合を比べる。速さを変えて軌道の形を決め、面積速度一定・エネルギー保存・周期の関係を確かめる

見つかりませんでした別の言葉（例：「波」「電流」「エネルギー」）や、ひらがな・カタカナを変えてためすか、上の分野ボタンから探してください。