【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！...

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にあるときの速さを求めよ。

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：\(\frac{\pi}{2}\)s

[Level.3]
12m/s