(2)の後半の｢遠心力が重力より勝っていればたるまない｣から、(遠心力)≧mgという式だと考えたのですが、解答では(張力)≧0となっていてそれが何故か分かりません。θ=180°において張力がある場合下向きに力が働くと思い、だとするとたるんでしまうと考えています。解説お願いします！

チェック問題 2 振り子の円運動 糸の長さ おもりの質量mの振り 子がある。 おもりに最下点で初速度 v を与えた。 標準 6分 (1) 振れの角が0のときの糸の張力T を求めよ。 (2) 糸がたるまずに1周するには vo はいくら以上必要か。 解説 (1) 《円運動の解法》 (p.191) で解く。 STEP 1 中心は点O 2 半径1, 3速さ” M m 45 は未知。 さぁ、どうやって求める? 速さときたらエネルギー。 いまは, 摩擦熱は出てな いから《力学的エネルギー 保存則》 (p.162) ですよ。 ☐ キミの言うとおりだ。 式を立てると, Vo mg 2 = mvo -m² + mg/l(1-cos 0 ) 遠心力 図 a よって、v=√vo2-2gl(1-cose) STEP 「回る人」から見て,遠心力 m を作図 STEP 3 重力を半径, 接線方向に分解しよう。 ここで糸は伸び縮みしない ね。このことから,半径方向には確実に力のつり合いが成り立つので, v² T T = mg cos0 + v² ② mT ②に①を代入すると, Vo 2 - T=m + g(3 cosa - 2)} ...... CS CamScanner でスキャン 第15章円運動 | 193

この問題の答えでマイナスがついているのはなぜですか？

mg 〔N〕 45 2. 力の分解 図に示した力のx成分, y成分を求めよ。 (1) 糸 T2 [N] y: T₁ [N] (2) y (1)T1 について 成分: mg 〔N〕 成分: T2 について 成分: y成分: (2)x 成分: y成分:

熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

>>1 圧縮 比例 1 V グラフ ら、熱 出題パターン 38 定モル比熱と定圧モル比熱 「ピストンつきの容器内に, n モルの理想気体が, 体積V1, 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱を Cvとする。 「ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度をT2にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout. 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から,気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱 C, の間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても4U = Con⊿T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 AJR STEP1 変化の前後でのか,Vn,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので, ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて,いつもpとなる。 このように、大気圧、 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 4 大気圧 nTi ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また、後の圧力 体積を V2 (未知数) とおくと, DV2 n T2 大気 1圧 図 11-4 前 (3 p Nout 前:pV=nRT ... 1 負 後:pV2=nRT ... ② -Wout E縮 STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout V₁ V2 体積V 1). になる。 図 11-5 いる にあ STEP3 熱力学第1法則を表 (表中雪)にまとめると, Qin n(Cy+R) (T2-T, + 4U Wout Cyn (T-T) |p (V2-V)=nR(T2-T) (1②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmでn=1 [mol], T2-T=1 [K] としたものに等しく. C=1x (Cy+R)×1=Cv+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

出題パターン 38 定積モル比熱と定圧モル比熱 ピストンつきの容器内に、 モルの理想気体が, 体積 V1. 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱をCとする ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度を T2 にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から, 気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱Cの間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても 4UCn4T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 STEP1 変化の前後でのか,V,n,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので、 ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて、いつもp となる。 このように、大気圧, 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 大気圧 nTi D V2 大気 nT2 図 11-4 ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また後の圧力は最 体積を V2 (未知数) とおくと, 前:pV=RT ... ① 前 圧 Wout 後:pV2=nRT2 ... ② STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout になる。 0 V₁ V2 体積V 図11-5 STEP3 熱力学第1法則を表 (表中) にまとめると, Qin 4U + Wout n(Cy+R) (T2-T) Crn (T2-T)p (V2-V)=nR(T2-T) (1 ②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmmでn=1 [mol], T2-T, = 1 [K] としたものに等しく =1x (C+R)×1= [Cy+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、 この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

答えの図の破線の円と赤い実線の円って何が違いますか？

12 Step 3 155 (1) ① 低く ② 小さく ③ 屈折 (2) (解説を参照) 指針 (1) 気温の変化により音速が変化し, 音波は屈折する。 (2) 音速が徐々に変化すると, 音波はどのように屈折して伝わるのか ホイヘンスの原理を用いて考える。 解説 (1) 昼間は,地表の近くは温度が高く, 高所は温度が低い。し したがって,地表に近いほど音速が大きくなり,音波は図(a)の ように上空のほうへと屈折する。 音波のエネルギーの流れは 上空に向かい,地表に沿ったところでは弱くなる。一方,晴 れた夜間では,地表は熱放射により冷却し,空気の温度は高 所より地表の近くのほうが低くなる。その結果,音速の大小 は昼間と逆転し,地表に近いほど音速が小さくなる。すると 音波は図(b)のように地表のほうへと屈折するので,音は上空 に発散せずに遠方まで達する。図(a),図(b)の点線は同心円を あらわしている。 点で出 BACK 指針 反! として扱 (1) にあ n 昼間 (b) 夜間 (2)(1)の解説より, 晴れた冬の夜間では,上図(b)のようになる。 156 (1) 何倍か : 1倍, 波長: 0.40m (2) 8.5×102Hz センサー (2

○物理基礎 3番について 16mになる途中式を教えていただきたいです

120 時刻 t [s] 2 v [m/s] (m) m)となる。 加速度 10 加速度 単位時間あたりの速度の変化。 単位はメートル毎秒毎秒 (記号m/s2) を用いる。 平均の加速度 4₁(s) l(s) a a= 速度の変化 所要時間 U2UL- t₂-t₁ 4v At v₁ [m/s] v₂ (m/s) a (m/s) 平均の加速度 2 x [m] 11 瞬間の加速度 4t を限りなく0に近づけたときの加速度。 等加速度直線運動 直線上を一定の加速度で進む運動。 v=v+at t [s] x=vot+ -at (m/s) 時刻 (s) における速度 (m/s) 初速度 α 〔m/s'): 加速度t [s〕: 時刻 (m) 時刻 〔s) における変位 v²-v₁²=2ax 0 0s a t(s) t vo (m/s) v [m/s] → x (m) I cm 12 等加速度直線運動のグラフ x (m) 接線の傾きがその 瞬間の速度 v[m/s] a [m/s]4 傾きは加速度α STEP0 a 面積は 移動距離 0 t〔s〕 O t〔s〕 0 t〔s〕 x-tグラフ v-tグラフ a-tグラフ 1. 直線道路で速度 1.5m/s で進んでいた自動車が 2.0s 後に速度 6.5m/sとなった。 この間の平均の加速度の大き さは何m/s2 か。 ② a= 速度の変化 所要時間 6.5 m/s- 15 m/s 2 (3) 5m/s2 2:0 S 2. 直線道路で速さ3.0m/sで進んでいた自動車が一定の加速度 2.0m/s2で加速した。 6.0s 後の速さは何m/sか。 自動車の進む向きを正として等加速度直線運動の式を用いる。 Vo, α, tが与えられて”を求めるから, ® CDs とおいて, 「v=vo+at」でv= v= =6 m/s m/s, a=20 |m/s2, t= 2.0m/s2x600 S= 10m/s 5-3 3.軸上を等加速度直線運動している物体がある。 この物体の速度は時刻 0sで3.0m/s, 時刻 4.0s で 5.0m/sで あった。この物体の加速度は何m/s2 か。 また, この4.0s間での移動距離は何m か。 4 この運動の時刻と速度との関係を右のグラフに表そう。 速度 加速度はこのグラフのたて で表されるので,Q.5 m/s2 [m/s] 6.0 5.0 4.0 である。 また, 移動距離ばこのグラフの直線とt軸で囲まれた 3.0 I 面接で表されるので, 4.0mである。 2.0 1.0 000 0 12/205× 1.0 2.0 3.0 4.0 時刻 [s 2 運動の表し方

至急‼️ (1)のm/sについて 黄色の線の部分の 8.83×10の4乗×10³mはどこからきたのですか

例えば,(2)のと 31 30 STEP 1 解答編 p.① 22% 24 21 29 8 合計 51 1 有効数字を考慮して、 次の値を計算せよ。 (8.64×10F)×27: (1) 月は地球を中心とした半径3.8×10kmの円周上を27日かけて公転する。 月が公転する速さは 何km/日か。 また, それは何m/sか。 ただし, 1日を8.64×10's, π=3.14 とする。 8838×104×10m 2 次のデー 園の長さ 8.bx (0km/日] 傾き (物体の速 PART 理で使う数値について 第1部 物体の運動 2 運動の ・問題集 p.3 015 ⑤ 4 × 10' STEP 1 1 (1)4桁 (2)2桁 (3)3桁 問題集 p.3 解説 (1)21.50 4桁 (2) 0.062 2桁 (3)9.05 × 10^3桁 -2 (4)102 05 10-3 ×2×10-12=1010-12=10-2 =102 2 (1)8.3×105 (2)5.1×10-2 (3)1.73×10-3 (4)-1.70 解説 (1)830470≒830000=8.3×105 (2)0.0506=0.051=5.1×10 - 2 (3)0.001733=0.00173=1.73×10-3 確認 問 問題集 p.5 ① 103 2 10-3 ③ 60 ④ 60 ⑤ 3.6 × 103 ⑦ 1.0 ⑧ 27×103 12 1.0 1 1.5×10-3 「! STEP O ⑨ 3.6 × 103 10 7.5 11 14 5.4 1.①速度 2. ② 変位 3.③ ベクトル ④ スポ 4. ⑤AとCとD ⑥AとC [STEP O 30m/s 問 問 (4) -1.6954-1.70 ・問題集 p.4 STEP O -2 ④10-6 (4) ⑧ 103 103 10 2.0 1.(1) 6.9 (2)② 0.64 (または 6.4×10-1) (3) 3 4.3 問題集 p.4 STEP 1 .2 x 10° cm³ (4)10m/s (5)7.2km/h 解説 (1) cm)=3.5×(10-2m) 2 m × 103x (1m) 3 × 103 × (102cm) _x103 +6cm3 × 10°cm3 xx 10°g_7.4×103g_ m = 10°cm3 g/cm³ K」は10のこと 36× 103m 西 250m/s ・問題集 p.6 1.①-250 ②-220 ③西 ④ 220 2.5 15 6 10 ⑦ 5 ⑧ 東 ⑨5 問題集 p.6 「! STEP O ・問題 1(1)8.8×10^km/日, 1.0×103m/s (2)2.0s 2×3.14×3.8×10km 27日 =88385.18・・・ ≒ 8.8×10km/日 1. ① 等速直線 ②等速度 (①,②は順不同) 3.④ 移動距離 4.(1)~(3)は記入例 8.83 × 10 × 103m 8.64 x 10's -=1.02... × 103 m/s 両辺を ゆえに, 1.0 × 103m/s x 102 (2)2×3.14×1 1.0 10 9.80 2×3.14×198 5 2×3.14v5 (2) (cm) 2×3.14149 7 100 =2.00... 80 ポイント! 2×3.14×2.24 ≒2.0 98=2x49=2×72 7 ゆえに, 2.0s (1) 物体の位置 A B C D 時刻 〔s〕 0.2 0.4 0.6 物体の位置〔cm) 19.9 43.9 67.8 91.8 0 2点間の距離〔cm) 2点間の平均の 速さ (cm/s〕 24.0 23.9 24.0 23.9 120 120 120 120 (3) (cm/s) f 120 100 物体の位置 60 速さ 80 60 40 40 20 20

θが最大の時に糸を切ったとしたら、おもりはどの方向に自由落下するんですか？

出題パターン 単振り子の周期公式 長さの軽い糸の一端に質量mのおもりを つけ、他端を天井に取りつける。 糸が鉛直になるおもりの位置を原点として、 おもりの通る円弧に沿って軸を定める。 おも りを原点から微小変位させて静かに放したと ころおもりは単振動した。 この単振動の周期 Tを求めよ。 微小角 0 に対する近似 sin99 を用いてもよい。 重力加速度の大きさを”とする。 解答のポイント! まつく m 円弧に沿った方向の加速度をαとして、 座標 xにおける運動方程式を立てる。 与えられた近似と弧長公式 (弧長) (半径)x (中心角)を用いると, (ma=-kx/ の形にもっていける。 解法 この形をつくる!! 円弧状のx軸が与えられている。 単振動の解法3ステップで解く。 STEP1 STEP2 振動中心はつりあいの位置 x = 0 の点。 折り返し点は放した点。 STEP3 図9-20のように, 座標 xでの糸 の傾きを 0 とすると, 弧長公式により, (弧長x) = (半径1) × ( 中心角0 ) 張力S ① +x向きの加速度をαとして, 運動方程式は, ma=mg sin O 0 弧長 mg (近似より) = - mg ○(①) mg xx よって運動方程式の形より, Im 周期T=2 =2 mg g mg 図9-20 し x=lo (この周期は」とのみで決まりや振れ幅にはよらない。) STAGE 09 単振動 1

最後の行の式の変形のやり方が分かりません。

すだけ 出題パターン 45 波式 STAGE 12 の42 (p.141) のグラフで, x=0.9 〔m〕の位置に固定端を置 いたときの (1) 入射波 (2) 反射波の波の式を求めよ。 解答のポイント! 反射波は原点でのy-tグラフ(p.142 の(3)を参照) からつくる。 解法 (1) 波の式のつくり方3ステップ (y-x グラフ)で求める。 STEP1 図 13-12 の t = 0 での波の式は, ×102 (m) y 2π y=-2.0×10-2sin 0.8 EP2 vt = 4.0t 平行移動。 0 STEP3 時刻 t での波の式は, xx - 4.0t とおきかえて, -2.0 2.0- 4.0t t=0 t=t S 0.8 注目! 図 13-12 上のy=-2.0×10 sin- (x-4.0t) 2л 0.8 = 2.0 × 10²sin10л (t-- x 4 (2) 波の式のつくり方3ステップ(y-tグラフ)で求める。 STEP1 原点 x=0での y-t グラフは図13-13 で, 2π y=2.0×10™sin STEP2 x=0からx=0.9[m] 0.2 ×10-2〔m〕 y 2.0 2018-x 4.0 で反射してx=x に戻るまで (図 13- -2.0+ 14) の時間は, 0.9+ (0.9-x) = 1.8-x (s) 4.0 4.0 さらに固定端反射で上下ひっくり返ることも 合わせて図 13-13の反射波のグラフが描ける。 |x=x| 注目! 0.2 図13-13 0.9- <反射 > -0.9-x 図 13-14 2л STEP3 固定端反射した波のx=xでのy-tグラフの式は, y=-2.0×10^'sin 1.8-x =2.0×10^cos10 t+ (+) 0.2 4.0 上下ひっくり返る おきかえる ヒント! sin (A-12/27)=sin (4-1/2) =-COSA STAGE 13 波の式のつくり方 151

1枚目の問題について 2枚目のような状態の時、v＝4m/sよりx＝0.9mまで到達するのには3.6sかかる。 →1枚目の解説（STEP2）は3.6s平行移動 じゃダメなんですか？ x-tグラフじゃなくy-xグラフから始めているのもよく分かりません。教えていただけると助か... 続きを読む

出題パターン 般形(具体的な数値×) 45 波式 いたときの, (1) 入射波 (2) 反射波の波の式を求めよ。 STAGE 12 の42 (p.141) のグラフで、x=0.9〔m〕の位置に固定端を置 解答のポイント! 反射波は原点でのy-t グラフ (p.142の(3)を参照) からつくる。 解法 書くのは難しい→たからで いきなりつくか、9でのモグラフを レーモグラフメ (1) 波の式のつくり方3ステップ(vxグラフ)で求める。 STEP1 図13-12 のt=0 X102 (m), y 2.0- sin s での波の式は, t=0 t=t 2π y = -2.0×10 -sin x 0.8 4.0t 注目 STEP 2 vt = 4.0t 平行移動。 20 0.8 STEP3 時刻での波の式は, 時刻 -2.0- xx -4.0t とおきかえて, 図13-12 ているか 道のり y = G2.0×10 'sin (x -4.0t) 2π 0.8 =2.0×10™sin10t- 10.x (+-) sinfax (++-+18~ s/n {lon (t+ 4 ) 4 9