(3)がどうして弾性エネルギー＝静電エネルギー で解いたらいけないのか分からないです。教えてください🙇🏻‍♀️

303. 極板の単振動 真空中で, 2枚の金属板を向かいあ わせた平行板コンデンサーがある。 一方の極板Bは固定さ れ,もう一方の極板Aにはばね定数kのばねが接続されて おり, Aは図のx軸に沿って動くことができる。 ばねが自 然の長さのときのAの位置をx=0とし, そのときの極板 k 0 B 間の距離をd. 電気容量をCとする。 Aを固定し、電池を接続して, 極板間の電位差を Vとした。 電池を外したのち, Aの固定を外すと, Aは単振動をした。 (1) 極板Aが位置 x=αにあるとき, コンデンサーの電気容量を求めよ。 (2) (1) のとき, 静電エネルギーは,Aが動き始める前に比べてどれだけ減少したか。 (3) Aの単振動の振幅を求めよ。 の (4) AがBにもっとも近づくときのAの位置を求めよ。 (15. 横浜国立大 改)

物理です。 Fとmgがなぜ同じ大きさなのでしょうか。

|------3 0.30m 基本例題 68 帯電した小球のつりあい →357,358 解説動画 長さ 0.30mの2本の軽い糸の下端にそれぞれ 0.50kg の小球 A, B をつけ、等量の正電荷を与える。 2本の糸の 上端を一致させてつり下げると2本の糸は90°の角度をな した。 クーロンの法則の比例定数を 9.0×10°N·m²/C2, 重 力加速度の大きさを10m/s' とする。 0.30m 90° A (1) 小球Aにはたらく静電気力の大きさ F〔N〕を求めよ。 (2) 小球Aのもつ電気量g [C] を求めよ。 指針 A,Bともに,重力 mg,静電気力 F, 糸の張力Tの3力がつりあう。 解答 F =tan45°=1 mg 0.30m 45° 45° 0.30m T T B F 0.30√2m よってF=mg=0.50×10=5.0N (2) つりあいの状態でのAB間の距離 =0.30√√2 m mg mg (1)このとき, 糸と鉛直線とのなす角は (90°÷2=) 45° となり, A, Bにはた らく力は上図のようになる。 図より クーロンの法則「F=k9192」より 22 Vo 5.0 (9.0x109) x- g2 (0.30√2) 2 よって q=1.0×10-C

2番の始めの円の運動方程式なんですけど mv²/rって向心力じゃないんですかね？ この式にどうやったらなるのか教えてください

北陸 から から umg umg ヒント 45 〈円筒表面をすべり落ちる小物体の運動〉 (1) 力学的エネルギー保存則を用いる。 (3) 「点Sで円筒表面から離れる』(垂直抗力) = 0 (5) 「ただちに円筒面を離れる』(垂直抗力) 0 (2) 半径方向の運動方程式を立てて、 (1)の結果を用いて求める。 (4) 力学的エネルギー保存則に, (3)の結果を用いて求める。 (1)点Qにおける小物体の速さをv とおくと,点Pと点Qにおける力学的エネ ルギー保存則 「1/12mo+mgh=一定」より 1 + 0+mgr= -mvQ 2+mgrcos 0* A ゆえにv=√2gr (1-cos0) .....① (2)小物体が円筒表面から受ける垂直抗力をNとして,点Qを通過するときに 小物体が受ける力を図示すると図aのようになる。 半径方向の運動方程式を 立て, ①式を代入して整理すると 2 VQ m =mg cos 0-N*B r 2 Vá N=mg cos 0-m- 2mgr (1-cose) =mg coso r r ← A この式では,位置エ ネルギーの基準を円筒の中心 0にしている。 m P 0 QN rcoso VQ mg 0 mgcoso 図a 2 ←B 別解 遠心力 m² -を r 含めた半径方向の力のつりあ =mg (3cos0-2)

問62の（2）（3） 問63の（1）　は なぜ2乗が答えなんですか 例えば、問62の（2）は980Jじゃダメなんですか

62 仕事の原理数 p.72 水平面と30°の角をなすなめらかな斜面 にそって質量20kgの物体をゆっくり引き 上げる。 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 130° (1) 引き上げるために必要な力の大きさ F][N] を求めよ。 (2) 斜面にそって10m引き上げるのに必要な仕事 W [J] を求めよ。 (3) この物体を、 同じ高さまで斜面を利用せず鉛直上方に引き上げ るのに必要な仕事 W2 [J] を求めよ。 (1) 物体を引き上げる力は重力の斜面にそった成分とつりあってい る。 直角三角形の辺の長さの比より F (20×9.8)=1:2 2F =196 よってF,=98N (2) 斜面にそった力は 98N なので, 「W=Fx」 より ☆ W,=98×10=9.8×10°J 162 (1) 98 N (2) 9.8×10°J (3) 9.8×10°J 斜面を使って物体を引き上げる と力は小さくてすむが, 引き上 げる距離が長くなり、 鉛直上方 に引き上げる仕事と等しくなる。 860 F 30° 30° 30° 20×9.8N (3) 斜面にそって10m 引き上げたときの高さは、直角三角形の 辺の長さの比より (2) 10m h① h: 10=1:2 30V よってh=5.0m 物体を鉛直上方に引き上げるために必要な力は重力とつり あっているので20×9.8N となる。 「W=Fx」 より W=Fzh=(20×9.8)×5.0=9.8×10°J 63 仕事率 数 p.73 63 次の各々の場合の仕事率 P[W] を求めよ。 (1) 40W (1) 質量 25kgのトランクを水平方向に20N の力で引いて, 力の向 きに10m 動かすのに 5.0秒かかった。 (2) 1.8×10'W (2) 揚水ポンプを使って, 高さ9.0mのタンクに水 6.0×10kgをく・・ み上げるのに 49 分かかった。 重力加速度の大きさを 9.8m/s^ とする。 仕事率は1秒当たりの仕事の量 なので、 時間の単位を秒になお して計算する。 (1) トランクの質量は仕事に関係しないので、 仕事率の式 [P= = -」 より W Fx t t 20×10 P= -=40W 5.0 (2)49分は49×60秒となる。 仕事率の式 [P= =」より P= (6.0×10)×9.8×9.0 49×60 =1.8×10W 第3章 仕事と力学的エネルギー 41

(2)の解説にW＝−0.50×1.0×9.8×l＝−4.9 とありますがWの硬式はW＝fxなのに何故9.8や動摩擦係数が入ってくるのですか？ 何故そのあと 1/2×1.0×0²-1/2×1.0×7.0²＝−4.9l l＝7.0²/2×4.9 という式になるのですか？ 物理基... 続きを読む

基本例題 24 保存力以外の力の仕事 点Aを境に左側がなめらかで右側があ らい水平面がある。 点Aより左側のなめ らかな水平面上で, ばね定数100N/m の ばねの一端を固定し,他端に質量 1.0kg -0.70m→ [-00000 自然の長さ→ 109,110 解説動画 -I [m〕- A あらい水平面 B の物体を置く。 ばねを 0.70m だけ縮めて手をはなすと, 物体はばねが自然の長さ になった位置でばねから離れた。重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) 物体がばねから離れるときの速さは何m/sか。 物体はばねから離れた後右に進み, 点Aを通過して点Bで停止した。 (2) 物体とあらい面との間の動摩擦係数が 0.50 のとき, AB間の距離は何mか。 指針 (2) 力学的エネルギーの変化=動摩擦力がした仕事 (W=-Fx) 解答 (1) 最初に物体のもつ弾性力による位置エ ネルギーはU=1/12/ -×100×0.702J ばねから離れた後に物体のもつ運動エ ネルギーは K=1×1.0×2 [J] ゆえにv=√100×0.70°=7.0m/s (2) 動摩擦力が物体にした仕事は W=-0.50×1.0×9.8×l = -4.92 [J] 物体の力学的エネルギーの変化= W より 1/12×1.0×0°-12×1.0×7.0°=-4.9ℓ 力学的エネルギー保存則より 7.02 ゆえに1= -=5.0m +1/2×100×0.70°= 1/2×1.0×μ+0 2×4.9

・1枚目の写真の基本例題21(3)の解説で 式は0＋1/2×50×x²とありますが(2)のB地点での位置エネルギーは0なのに、なぜ(3)ででてくる位置エネルギーはなぜ0じゃないんですか？ ・2枚目の写真の基本例題22(2)の問題で解説には運動エネルギーと重力による位置エネル... 続きを読む

48 第1編■運動とエネルギー 基本例題 21 力学的エネルギーの保存 104~108 解説動画 ともになめらかな, 斜面 AB と水平面 BC がつな がっており、点Cにばね定数50N/m の長いばねが つけてある。 水平面 BC から 2.5mの高さの点Aに 質量 2.0kgの物体を置き, 静かにすべり落とした。 ただし、重力加速度の大きさを9.8m/s2 とし, 水平面 BC を高さの基準にとる。 (1) 点Aでの物体の力学的エネルギーは何Jか。 2.5m B C (2) 水平面 BC に達したときの物体の速さは何m/sか。 (3) 物体がばねに当たり, ばねを押し縮めていくとき, ばねの最大の縮みxは何mか。 指針 (2),(3) 重力や弾性力 (ともに保存力) による運動では, 力学的エネルギー (運動エネルギー Kと位置エネルギーUの和) は一定に保たれる。 すなわち K+ U =一定 解答 (1) KA+ UA=0+2.0×9.8×2.5 =49 J (3)(2)と同様に, K+U=KA+UA (2) 力学的エネルギー保存則により ばねが最も縮んだとき, 物体の速さは 0 であるから K = 0 KB+UB=KA+UA よって 0+1×50×x=49 1 よって -×2.0×2+0=49 2 v2=49 x²= = 49_7.02 ゆえに x=1.4m ゆえにv=7.0m/s 25 5.02

物理です （4）について質問です 答えが5PVになるのですが、RTを使ってはいけないのでしょうか？ （1）でRTを解答として使っていますし、文字の指定はないように思えるのですが、なぜ5PVに変えているのでしょうか？

2018年度 物理 27 問2 単原子分子の理想気体を,図1の矢印の向きに状態A から, 状態 B, 状態 C.状態D を経由して,再び状態Aまでゆっくりと変化させた。各状態の 圧力と温度は図1に示されている。 また,状態Aにおける体積をVA〔m3〕と する。定積モル比熱を 3 2 -Rとして, 以下の問いに答えよ。 (1)この理想気体の物質量 〔mol〕を求めよ。 (2)状態B,C,D の体積を求めよ。 (3)状態AからBの過程で気体が外部にした仕事〔J]を求めよ。 (4)状態 AからBの過程で気体に加えられた熱量 〔J〕を求めよ。 p (Pa〕 Bの 2po → に なれる物質がある。 この名がある。 水 や塩化カリウ ことである。豆乳ににがD投入す マグネシウムである。 がりの最も知ら < po C 皮が得られる。このタン! ►T(K) 20 To 2 To 図1

次の問題で何故pv=nRTを使おうとなるのでしょうか？ボイルシャルルの法則を使おうとしまうのですが、どなたか解説お願いします🙇‍♂️

297. 連結された容器内の気体図のように, 容積が4.0L A と2.0Lの2つの容器 A, B が細い管でつながれ,中に温 度300K, 圧力 1.0×105 Paの空気が密閉されている。 容器 Aを300Kに保ち、 容器Bの温度を600Kに上昇させると, B 4.0L 2.0L 容器内の圧力は何Paになるか。 ただし, 細い管の容積は無視する。 例題39)

(２)でなぜBが高電位になるのか分かりません 回転すると右向きの磁束が増えるからそれを妨げるために、AからBの向きに電流が流れるのでAが高電位になるんじゃないんですか？

f B セント 135 〈交流の発生> 113 (2) 辺abは磁場を横切る体なので、 誘導起電力の式 「V=Blo」 を用いる。 (3)(pq間に発生する誘導起電力) (コイルの各辺に生じる誘導起電力の和) 標準問題 (5) コイルに生じる誘導起電力の大きさは、ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N4 at」を用いる。 A 135.〈交流の発生> 図1のような辺の長さが1の正方形 abedからなる1回 巻きのコイルを,磁束密度Bの均一な磁場の中に置き、 磁 力線に垂直な軸のまわりに,一定の角速度で図の矢印の 向きに回す。 コイルの両端はそれぞれリング状の電極p と qを通して,常に抵抗Rとつながっている。 このとき、コ イルは回転するが, リング状の電極と抵抗は静止したまま である。図2(a) と (b)は回転軸にそって見たコイルと磁力線 (a) = 0 である。図2のように,コイルの面と磁場の角度は,時 N S P 9 R- 図 1 B (b) t=to N S N S 刻 t=0 のとき 0=0, 時刻t=to のとき 0<B<1であ R cd ab 8 図2 った。次の問いに答えよ。 [A]各辺に生じる誘導起電力を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。答 えには1,B,w, tのうちから必要なものを用いよ。 〇 (1) 辺 ab 部分の速さを表せ。 (2)時刻における辺 ab 部分に生じる誘導起電力の大きさを表せ。 (3) 時刻 t における各辺に生じる誘導起電力を足し合わせることで, pq間に発生する誘導 起電力 Vの大きさを表せ。 〔B〕 ファラデーの電磁誘導の法則を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。 答えには l, B, w, tのうちから必要なものを用いよ。 (4) 時刻 t におけるコイルを貫く磁束を表せ。 (5) 時刻 t におけるコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさを表せ。 ただし、必要であれば, 次式を利用してよい。 Asin wt =wcoswt, 4t ⊿coswt =-wsin wt At [C] 抵抗に流れる電流I と消費電力Pを考える。 p から抵抗を通って q に流れる電流の向 きを正とする。 記 (6) 時刻 t = to における辺 ab に流れる電流Iの向きを図1に矢印で示せ。 また電流Iに よってコイルが磁場からどのような向きの力を受けるか説明せよ。 (7) 消費電力の最大値 Pmax を1, B, w, R のうちから必要なものを用いて表せ。 また, P と wtの関係を 0≦wt2 の範囲でグラフに図示せよ。 [23 徳島大〕 (8)電流が磁場から受ける力 「FIBL」の向きは、フレミングの左手の法則より判断する。 2 (7)消費電力Pは, 「PIV=PR=」から適当な形の式を用いる。 〔A〕 (1) 辺abの速さひab は, コイルの回転半径が であるので,速さと角 2 速度の関係式 「v=rw」 より Vab 51=- (2) 時刻において,辺ab は水平から角度 wt 回転しているので 辺ab の磁 場に垂直な方向の速度成分 Vabi は図a より 上向きを正として Vabi = Dab COSWt=coswt と表される。 辺ab に生じる誘導起電力の大きさ | Vab|は, 「V=Bl」 より |Vab|=|Blvabi|=| 11=B1.12 cost=/12/Blacoswt| このとき,swt< ならば誘導起電力の向きはレンツの法則A より bが高電位となる向き ※Bである。 (3) 磁場を垂直に横切る辺は辺abと辺cdであり, これらの辺にのみ誘導起 電力が生じる。 辺cdについても 時刻に生じる誘導起電力の大きさを |Veal として求めると, 辺ab についての(1),(2)と同様になり <<-*A によっ くる磁 れた磁 B 公式カ 状 |V|=|Blucas|=|Bl-cos wt|=Bl³w|cos wt| 誘導書 Out < ならば誘導起電力の向きはレンツの法則よりdが高電位とな る向きである。 求め V=|Van|+|Vcal=12Blwlcoset|+1/2 よって Vab と Veaの誘導起電力の向きは同じ方向であるので, pq間に発 生する誘導起電力の大きさ Vは Blwcoswt|=Bl°ω\coswt| 〔B〕 (4) コイルの面積をSとする。 時刻において, コイルは水平から角 ・度回転しているので、 磁場に対して直角方向に射影したコイルの面積 Sは図bより S=S|sint|=|sinet| このとき、コイルを貫く磁束は、磁束の式 「Ø=BS」より, 0<wt<πで のコイルの向きに対してコイルを貫く磁束を正とすると =BS = Blsinat (5)(4)においてコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさ|Vは,ファラデーの 電磁誘導の法則 「V=-N2」より 4t |V|=|-1×40 |=|_ A(BIªsinwt)|=|- BF²-- =l-Bl2wcoswtl=Blw\coswt|C Asin wt At ---

どうして青い部分の誘導起電力は考えないんですか？？ (V-v)BLcosθはどうしてないんですか？

L BL-rV h. cos20+mgsinO R(R) B²L²rV j. (R+r)2 B²L2rV 1. -cos20+mgsin (R+r)² B 速度 導体棒1 導体棒2 電流 図2 どと同じ導体棒2本を抵抗から十分距離 の導体棒2を静かに放すとともに,上方の導 の速さ Vで導線との接触を保ったまま滑ら 奉2に流れる電流は、 図2に示す向きを正と 道体棒2に流れる電流を求めよ。