力学

【演習】単振動の運動方程式

物理【力学】第19講『単振動の運動方程式』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

単振動の運動方程式運動方程式は「力を用いて加速度を求める」ものですが,単振動では先に加速度が求められました。本来の順序と逆ですが,加速度を用いて単振動する物体にはたらく力を求めてみましょう!...
Contents

問題

質量2.0kgの物体が,原点Oを中心として,x軸上を5.0mの振幅で単振動している。 x=1.0mにあるとき,物体は大きさ32Nの力を受けているとする。 以下の各問いに答えよ。

[Level.1]
物体が受ける復元力の大きさは最大で何Nか。

[Level.2]
この単振動の角振動数と周期を求めよ。 答えにπを用いてよい。

[Level.3]
物体がx=4.0mにあるときの速度を求めよ。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
1.6×102N

[Level.2]
角振動数:4.0rad/s
周期:\frac{\pi}{2}

[Level.3]
−12m/s

(※ 解説は現在準備中。)