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物理 高校生

物理基礎、熱の問題です。 この問題の解答なのですが、(2)と(3)で有効数字が違うように思います。私なりに考えたのですがよくわかりません。ここで有効数字がそれぞれ違う理由と詳しい説明をいただけたらありがたいです。

右図は, -20℃の氷にゆっくりと熱を加えた ときの温度上昇の様子を表している。 水の比熱を 4.2J/(g・K) とする。 (1) グラフが横軸に平行になっている部分では, 熱を与え続けているのに温度上昇が見られない。 その理由を答えよ。 (2) この氷の質量は何gか。 (3) この氷の比熱は何J/(g・K) か。 また, この氷の融解熱は何J/g か。 (4) この氷がすべて 50℃の水になったときに熱を加えるのをやめた。 その水と 70℃の水 300gとを混合した。 全体の温度が一様になったとき 水の温度は何℃ 解説を見る この氷が融けてすべて水に なったときも質量はm 〔g〕のま まである。 ●センサー 30 比熱c[J/(g・K)〕 や熱容量 C[J/K] を用いた熱量Q [J] の表し方 Q=mcAT Q=CAT センサー 31 融解熱または蒸発熱 L [J/g] を用いた熱量 Q[J] の表し方 Q=mL 温度 30 (°C) o -20 04.2 37.8 50.4 熱量 ×10°〔J〕 解答 (1) 熱が0℃の氷 (固体) から 0℃の水(液体) へ状態を変 化させるために使われるので温度が上昇しない。 (2) 氷の質量をm〔g〕 とする。 水が温度上昇している部分に注 目すると Q=mcAT より. (50.4-37.8) ×10°=m×4.2x (30-0) したがって, m=100〔g〕 (3) 氷の比熱をc[J/(gK)〕 とすると,Q=mcAT より. (4.2-0) x 10³ = 100 xcx 10-(-20)} 分に注目すると,Q=mLより (37.8-4.2)x 10°= 100 × L したがって, L=336≒ 3.4×10²〔J/g] したがって, c = 2.1 [J/(g・K)〕 また、氷の融解熱をL[J/g] とする。 氷が融解している部

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物理 高校生

(1)でどうしてcos(90°-30°)となるのでしょうかтᯅт

例題① 仕事 質量50kgのスキーヤーが,傾きの角 30°の斜面に沿って雪面上を200m すべり た。 このとき, スキーヤーには斜面か ら大きさ 30N の一定の摩擦力がはたらい ていた。重力加速度の大きさを9.8m/s2として,次の問いに答えよ。 (1) 斜面をすべりおりる間に, スキーヤーにはたらく重力がした仕事はいくらか。 (2) この間に、斜面からスキーヤーにはたらく垂直抗力がした仕事はいくらか。 (3) この間に、斜面からスキーヤーにはたらく摩擦力がした仕事はいくらか。 (4) この間に,スキーヤーにはたらく合力がした仕事はいくらか。 指針 合力がした仕事は,それぞれの力がした仕事の和に等しいことに着目する。 解 (1) 重力がした仕事を W. [J] とすると, 「W=Fscose」 より,垂直抗力 W=50kg×9.8m/s2x200mxcos(90°-30°)=4.9×10 J p.89式(2) 摩擦力 (2) 垂直抗力がした仕事を W2 [J] とすると, 垂直抗力の 向きは斜面に垂直であり、常に変位の向きと垂直なの で, cos 90°= 0 だから, W2=0J (3) 摩擦力 (動摩擦力) がした仕事を W3 〔J〕 とすると, W3 = 30N ×200mxcos180°=-6.0×10°J 変位 90°-30° 30° (4) スキーヤーにはたらく合力がした仕事を W [J] とすると, Wはそれぞれの力 (重力, 垂直抗力、摩擦力)がした仕事の和に等しいので, W=W1+W2+W=4.9×10J+0J+(-6.0×10°J) = 4.3×10'J 重力

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物理 高校生

(3)は何で、20mになるんですか? y=19.6まではできたんですけど、何で20になるか分かりません。 有効数字3桁じゃないんですか?

落下 -s), g 15 20 10 30 25 5 20 15 10 5 きさを g〔m/s²] 位をy[m]とする とおくと, 鉛直投げ上げ運動は次式で表される。 v = Vo - gt 1 291² y = vot- 鉛直投げ上げ運動 v (m/s) ●v[m/s] 速度 (velocity), [ 〔m/s) 初速度 (velocity), ●y [m] 変位, ●g 〔m/s²]: 重力加速度の大きさ (gravitational acceleration) v²-vo²=-2gy 19 17 [s]: 時間 (time), 18 Vo O y, Do Vo, a = - g 最高点まで の変位 (傾き- g 最高点から の変位 v = vo-gt 例題 8 鉛直投げ上げ運動 小球を地面から初速度 19.6m/sで真上に投げ上げた。 次の問い に答えよ。 ただし、重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) 1.0s 後の小球の速度はいくらか。 (2) 1.0s 間の小球の変位はいくらか。 (3) 最高点の地面からの高さはいくらか。 (4) 3.0s 後の小球の速度はいくらか。 解 鉛直上向きを正の向きとする。 (1) 式図7にvo = 19.6m/s, g = 9.8m/s, t = 1.0s を代入して, v=19.6m/s - 9.8m/s2 × 1.0s = 9.8m/s (2) 式区にv=19.6m/s, g=9.8m/s2, t = 1.0s を代入して, y = 19.6m/s × 1.0s - x 9.8 m/s² x (1.0s)² = 14.7 m 1 2 t(s) (3) 式19にv=0m/s, v = 19.6m/s, g = 9.8m/s² を代入して (0m/s) (19.6m/s)2=-2x 9.8m/s2 x y y=19.6m (4) 式図7にv=19.6m/s, g=9.8m/s2, t = 3.0s を代入して, v=19.6m/s - 9.8m/s2 x 3.0s = -9.8m/s ・vo POINT ・鉛直投げ上げ運動の特徴: 最高点での速度はv=0m/s. ▲図2 鉛直投げ上げ運動 Note 等加速度直線運動の関係式 v = vo + at 8 9 x = vot+ 1/12/0 v² vo² = 2 ax 19.6m/s Note 最高点では, 速度は 0m/sとなる。 at² 10 容 (1) 上向きに 9.8m/s (2) 上向きに15m (3)20m (4) 下向きに 9.8m/s 1節運動の表し方 23

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