この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

問3の問題で、右向きに速度uを置いたので、設問の設定時にはuが負の速度として出てくると思ったのですが正でした。 なぜでしょうか？ 教えてください🙇‍♀️

図のように、滑らかな水平面上に,質量Mの小物体Bが置かれ, その右方には, ばね定数kの軽い ばねが取り付けられた質量mの小球Cが置かれている。 いま, Bの左方から質量mの小球Aが速さvo でBに向かって運動し衝突した。 A, B, C の運動はすべて同一直線上で行われ, 空気の抵抗は無視で きる。また, A,B間の反発係数はe として,次の問に答えよ。 ただし,速度, 力積等のベクトル量は, 図の右向きを正とする。 A 10 (5 m-eM m+M 1 mvo ⑤ 衝突直後のA,Bの速度をそれぞれ”, Vとする。 これらを求めよ。 1 2 (5 -Vo m eM m+M m(m-eM) m+M V 5) V. ③③ -mvo -Vo 6 3 問2 衝突の瞬間, AがBから受ける力積を求めよ。 mM m+M (6 20 mM k(m + M) ハイレベル物理 前半 第4講 チェックテスト DV√TH OV√ m ① V. ② V. k m+M em - M m+M 6 (③3) -Vo em m+ M M V k -Vo (4) 6 V M(em-M) m+M -V (7) V (4 m m+M B -Vo M (1+e) M m+M -Vo 問3 Bがばねと接触している際, ばねが最も短くなるときのBの速度を求めよ。 M 10 2 V m+M m m+M fetal. 問4 問3のとき, ばねの自然長からの縮みはいくらか。 -Vo mM √k(m-M) 4 3 V m+M V k -V 3 (1+e)mM (m+M)2 -Vo mM m+M V (1+e) mM m+M 8 5 4 V ⑦V ooooo -V0 (1+e) m m+M Vo (8) -Vo (1-e) mM (m + M)² m-M k m √k (m + M) V C (1+e)mM m+M ⑧V m 4 Vo M √k(m + M)

この問題の（3）で何故（1）と違って静止した観測者から見たA,Bの加速度が違うのですか？ また、こう言った問題で「静止した観測者見る」か「ある加速度で移動する視点から見る」かどっちがいいのかその判断の仕方も教えて頂けると嬉しいです

DAFF 23. 〈滑車と物体の運動〉 次の設問では,糸および滑車の質量,ならびに物体の大きさは ないものとする。また,糸は伸び縮みしないものとし, 滑車はな めらかに回転できるものとする。 重力加速度の大きさをg として 次の設問に答えよ。 [A] 図1のように,質量mの物体Aと質量5mの物体Bを糸 1で結び, 滑車Pにつるす。 さらにこの滑車Pと物体Cを糸2 で結び, 天井から糸3でつるされた滑車 Q につるす。 (1) 物体A, 物体Bおよび物体Cを同時に静かにはなしたとき, 物体Aと物体Bは動きだしたが, 物体Cは静止したままであ った。物体の質量はいくらであったか。 数字ならびにm, gの中から必要なものを用いて答えよ。 〔B〕 次に、図2のように, 物体Aと物体Bを同じ高さに固定し, 図1の物体Cを糸2から取り外す。 その後。 糸2の右端を一定 の大きさFの力で鉛直下方に引くと同時に,物体Aと物体Bを 静かにはなすと, 滑車Pは上昇した。 物体の運動中に, 滑車ど うしの接触や物体と滑車の接触は起こらないものとする。 数字 ならびに m, g, F, dの中から必要なものを用いて次の設問に 答えよ。 3 運動の法則 滑車 Q 滑車 P､ 糸 1 物体B 物体A- m 滑車 Q、 滑車 P 糸 1 物体B 物体Am (2) 物体Aと物体Bを静かにはなした後の, 糸1の張力の大き さはいくらか。 (3)物体Aと物体Bの高さの差がdになった瞬間の物体Aの速さはいくらか。 天井 糸 3 5m 図 1 天井 糸3 O 5m 図2 2 17 物体C 2 カF [19 九州工大 〕

「物体の運動エネルギーの変化量は動摩擦力が物体にした仕事に等しい」ということは、 動摩擦力が物体にした仕事と運動の向きにした仕事は等しくなりますか？

知識 仕 139 動摩擦力による仕事粗い水平面上で,質量2.0kgの物体に3.0m/s の初速度を与えてすべら 1/2 ます せると 6.0m進んで静止した。 物体が受けた動摩擦力の大きさは何Nか。 x 120 3 F = MN ½ my ² fmy ³² = 14 IN=F-20 22x2x1²2-1×2×9=120 用 20x61120J

熱気球の問題（体系物理157）の解答に関して質問です。 模範解答では傍線部において R/M=一定 としています。 Rの値が気体の状態に関わらず一定値をとることはわかります。しかし、空気のモル質量Mが、気体の状態に関わらず一定値を取ることが自明だとは思えません。 (実際、高... 続きを読む

P₂= P₂T₁ P₁T₂ 01 157 (イ) 気体定数をRとすると,気体の状態方 程式より pV=nRT⇒pV=™RT M ⇔p=1RT M PR 1/17-11--22 = =一定 PT M (p:密度, M: 空気のモル質量, Sar m: 空気の質量) 大気の温度や密度は高度によって定まるので、 圧力も高度によって定まる。 したがって, 地 上付近での大気の圧力をか とし、気球内部 の空気の密度を ρ とすると

物理基礎の問題です！ ⑨の（1）は解けたのですが（2）がわかりません。 ⑩は３つともわかりません。 教えてください🙇‍♀️！

kx ng 質量 止めよ。 味は =2]と 19 【カのつりあい ⑤】 傾きのなめらかな斜面の下端にばね定数kの軽いばねの一端をつけ、他端 に質量mのおもりをつけて斜面上で静止させた。 重力加速度の大きさをg とすそ と る。 (1) おもりが受ける弾性力の大きさ F,垂直抗力の大きさ N を求めよ。 (2) ばねの自然の長さからの縮みを求めよ。 mmmmmm 10 【カのつりあい ⑥】 重さ (重力の大きさ) W [N] の小球に2本の軽い糸1, 糸2をつけ, 天井に固定 したところ, 1, 2 が鉛直方向となす角がそれぞれ30% 60° であった。 糸1 130° $1. EL ctott Ton 2 1 60° ン

なぜ加速度が最大になるのは±xoのときなのですか？ 右向きが正なので1番左に来たときだけ最大になるのではないのですか？

181 2本のばねにつながれた物体の運動 図のよう P000000~80000001 A 物体 B に,なめらかな水平面上に置かれた質量mの物体に, ばね O x 定数がそれぞれk1,k2 の軽いばね A, B をつけ, 他端をそれぞれ壁 P, Q に固定する。 このときばね A, B はともに自然の長さであった。 このときの物体の位置Oを原点とし 右向きをx軸の正の向きとする。 物体を正の向きに x だけ移動させてから手をはなす と,物体は単振動をした。 (1) 物体が位置xにきたとき, 物体にはたらく力Fと物体の加速度 αを求めよ。 (2) 物体の加速度の大きさが最大になる位置 x を求めよ。 (3) 単振動の周期T を求めよ。 例題 37 194,195 I

写真の波線部について質問です。十分時間がたったらコンデンサーの電気量は変化するとのような書き方がされていますが、コンデンサーは電池がなくなっても(スイッチが切れても)電気を蓄え続けるのではないのですか？なぜ電流が流れ出し電気量に変化が起こるのか解説よろしくお願いします

(3) スイッチを開くと, C の上側の正の電気と, 2C の下側の負の電気が 引力で引かれ合って, 放電が始まる。 「スイッチを開いた 直後」なので, 「コンデ ンサーから電流は流れ 出すが、まだ時間が 縫っていないので、電 気量に変化はない｣と いうこと。 よって, 図cのように Cの電気量は CV, 2C OFF!直後 の電気量は2CVのまま同じ で,電流ﾑが放電して いる。 ⑦ : + IR + IR-V2 - :. I₁ = = = 1 2R (V1 + V2) V 6R Sp 1 2 2R (V + 1/ V) ・V 9 20 週間放電 10₁ I₁ IR Stem C ア I₁ 015 TR →h L 図 C ++++ ま +C VS 91.2 まだ 不変 V₁ -CV₁ ++++_ +2CV₂ V₁ V1 = 0 0=V - Si + US+ : ⑧ { 0=-40-1)+0+0+0 2C V₂ -2CV₂ DEUS (RE

解答を見ても理解できませんでした💦 a[kgw/m]とはなんですか、？

[21] B 単位長さ当たりの重さがともに a[kgw/m] で長さが1[m〕および21[m]の2本の一様な 棒を図のようにはりあわせた。 この棒の重心 の位置はA端からはかってどこにあるか。 ただし, 棒の太さは無視できるものとする。 -21-

(5)解説で「⑤式において、θ＝135°にもかかわらずΔλ≒0となるのは〜」とあるのですが、なんでΔλが0に近づくとX線強度が跳ね上がるのですか？ (出典:難問題の系統とその解き方)

(i) 電圧 くなり ・飛び のよう たの) 傾きこん Wo h ら, 例題 コンプトン効果 電子の質量をm, プランク定数をん, 光速をcとして、以下の設問 に答えよ。なお, (1), (2) 以外は解法も簡潔に記すこと。 [A] 1923年, コンプトンは波長入のX線を金属薄膜に照射し、散乱さ れたX線の強度の角度分布を測定した。その結果の一部を模式的 に示したのが図1であり,X線が散乱されてもとの波長より長く なっている成分のあることが観測されている。 コンプトンはこの現象を,X線を粒子と考え、この粒子すなわ 光子と静止している電子との衝突と考えて解明した。 図1(a) X線強度 (X線の散乱角80°) 入 X線波長 図 1 (b) X線強度 (X線の散乱角0=135°) M 入。 入 X線波長 図2 入射光子 (19) O- 散乱光子 (1) O 反跳電子 (0) (1) 光子のエネルギーEと運動量P を,h, c, およびX線の波長入のう ち必要なものを用いて, それぞれ表せ。 (1-cos 0) を導け。 ただし、 (2) 散乱前後の光子の波長をそれぞれ入, 入] とし, 反跳電子の速さをか とし,入射方向に対するそれぞれの散乱角を,図2のように0.④と する。このとき,入射方向とそれに垂直な方向の運動量保存則を それぞれ記し,さらに、エネルギー保存則を記せ。 h (3) 41 (=A₁-A)=- 4 « 1 として、 do mc 近似を用いること｡ (4) 反跳電子の運動エネルギーの最大値T maxをm,hcおよびふを用 いて表せ。 (50=135°の図1(b) では, 波長入。 付近にもピークが見られる。波長の ピークが光子と金属中の電子との散乱によるのなら､山のピーク は光子と何との散乱と考えられるか。 理由も述べよ。 [B] 一方、電子の波動性については, 1924年ド・ブロイが予想し, 1927年デヴィッスンとジャーマーが検証した。 彼らは格子間隔dの 2-1 原子の構造 263