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物理 高校生

(3)のア〜カで、nの値をどう決めてるか分かりません。教えていただきたいです。

(2) 図bのように一定速度っで上昇しているときの 力のつり合いより、 電気力 qE qE=mg+kru。 =kru,+ krv2 (: ①) kr(o,+ u) 標準 10分 E チェック問題 (2 ミリカンの実験 油滴が空気中を運動するときの抵抗力の ゆてき |●油滴 大きさfは、球の速さゃと半径rに比例し, 比例定数んを用いてf=kruと与えられる。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 密度pの油滴が一定の速さ,で落下し た。この油滴の半径rを求めよ。 (2) 次に(1)の油滴に正の電荷qを与え上向きの電界Eを加えた ら一定の速さめで上昇した。 このとき電荷qをひ, U2, E, k. p, gで表せ。 (3) qの値をいくつかの油滴について測定すると次のの~の のような数値を得た。 (単位は10~C)電気素量eを推定せ よ。ただし, 各データはeの12倍以内であるとする。 V」 q= E mg E UitUz 3k' kru2 V2 4 E V4Tpg +q 図b これで、油滴が帯びている電気量qを測定できることになったね。 いきなりデータが与えられても, どう扱えばよいのやら… 19)各データのqは電気素量eの自然数n倍になっているはずだね。そこで. 電気素量をe[×10 "C)として, 各データをexnの形に仮定して、 eの ① 7.90 値を求める。 の 1.69 3.28 4.97 の 1.69=e×1 . e=1.69 12.8 カ 15.6 3.28=e×2 e=1.64 4.97=e×3 . e=1.66 解説 7.90=e×5 . e=1.58 12.8=e×8 . e=1.60 (1) 図aのように一定速度、で落下しているときの力の つり合いより, 抵抗力 kru、 カ 15.6=ex 10 .". e=1.56 kru,=mg…① V」 ので1.69=e×2, ④で3.28=ex4はダメですか? ここで, 油滴の質量mについて mg ピxp するとので 15.6=ex20 となって n<12 に反してしまうからダメだよ ここでの~のの平均をとると。 -=u 図a 体積 密度 (1.69 + 1.64 + 1.66+1.58+1.60+1.56) +6=1.6216…キ1.6 より。 よって,求める電気素量の値は 4 kru、 -nrp×g e=1.6×10-19(C).… 3ku」 ア= 4Tpg となる。

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物理 高校生

(3)からの解き方がわかりません。わかる方は教えていただけると幸いです🙇‍♀️

48滑車につながれた物体の運動[20○○ ○大] 図のように1つの定滑車と, 2つの動滑車 (1 と 2) が天井からつり下げられている。これら3つの滑車 は同一の質量 M [kg] をもつものとする。使用して いるすべてのひもは伸びず, その質量は無視できる ものとする。動滑車2の中心と床面上に置かれた質 量m」(kg]の物体をひもでつないでいる。 また, 質 量m。(kg]のおもりを定滑車にかけられたひもの端 (力点)に取りつけている。おもりの質量 m,は物体 の質量 m」よりも大きいと仮定する(m,>m,)。 図 において,T[N]はおもりをつっているひもの力(張 カ)であり, T.(N] は動滑車1の中心につけられた ひもの張力,T2 [N] は動滑車2の中心につけられた ひもの張力である。初期状態において, 動滑車2と 質量 m」の物体をつないでいるひもが,たわまず, なおかつ, 力がはたらかないように質量 m,のおも 天井 M 定滑車 M g T 動滑車1 2=0 M T」 m2 動滑車2 Tz 2 m 床 りを手で支える。この状態において,定滑車にかけたひもの端が, 鉛直下方にとった座標 2 (m]の原点(z=0m) にあると仮定する。質量m,のおもりを支えていた手をそっとは なすと,質量m,のおもりは初速度0m/s で鉛直下方に加速度 a [m/s?] の等加速度運動 を開始した。このとき,すべての滑車と物体とおもりは鉛直方向にのみ動き, 振動はしな いものと仮定する。滑車と物体とおもりの動きに対する空気抵抗は無視できる。3つの滑 車において摩擦ははたらかず, 滑車の回転に伴う回転エネルギーは無視できるとする。重 カ加速度の大きさをg[m/s°]とするとき, 次の問いに答えよ。 (1) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき(M=0kg), おもりの等加速度運動の開始後 に,ひもにはたらく張力T, T, T,の大きさの比T:T,: T。を答えよ。 (2) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, おもり(質量 m。) についての運動方程式を 示せ。 (3) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, 物体 (質量 m,) が上昇する加速度の大きさ はおもりの加速度 aの何倍であるか答えよ。 (4) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, おもり(質量 m)の加速度aを求めよ。 (5) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, 物体(質量 m,) の底が床面を離れてから高 さ1m]に至るまでの時間t[s] を, 加速度aと高さ!を含む形式で答えよ。また, 物 体の底が床面から高さ1になった瞬間の物体の上昇速度の大きさ、(m/s] を,加速度 aを含まない形式で求めよ。 ただし, 物体が高さ に到達するまで, おもりは一定の 加速度aで運動を続けるものとする。 (6) 3つの滑車の質量 Mがおもりの質量と等しく M=m,であるとき, 動滑車1の中心 につけられたひもの張力T,を求めよ。また, 動滑車2の中心につけられたひもの張力 T。を求めよ。ただし, 質量 m,を含む形式で, それぞれ答えること。また。おもりの 加速度aを求めよ。 (3) -倍 () 4(4m2-m) mi+16m。 解答(1) 1:2:4 (2) m2a=m:g-T 2(4m2-m) V m」+16m。 22m,m。 m;+21m。 21 (5) t:2 5) (s/u) 16- 4(mg-m) m」+21m。 11(m,+ m<)m? (6) Ti: m」+21m。 -g [N), T2: g (N), a:

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