高校物理　75番の(3)と79番鉛筆で波線引っ張った部分の解説がわかりません。教えて欲しいです。

54 第1章 物体の運動とエネルギー 75 仕事率 重力加速度の大きさを 9.8m/sとして、次の仕事をそれぞれ求める (1) クレーン車が質量 2.0×102kgの物体を,一定の速さで35秒間に10m持ち上げ たときの仕事率 2) 自動車が1.5×10°Nの推進力で,一定の速さ 18m/s で走行したときの仕事率 773) 50kgの人が,1.0 分間に高さ12mの階段を一定の速度で上がったときの仕事 ヒント (3)この人は自分にはたらく重力に逆らって12m移動する。宝一高 ➡1 9102 運動エネルギーと仕事 図のように,斜面上に質量 76 3.0kg の台車を置き, 速さ2.0m/sですべらせたところ, ある時間が経過した後に, 台車の速さが6.0m/sになった。 この間に,台車にはたらく合力がした仕事はいくらか。 ➡2 77 ヒント 台車の運動エネルギーの変化) = (台車がされた仕事 ) 9/10 2.0m/s さ6.0m/s 18 ●運動エネルギーと仕事 質量 2.0×10-2kgの小球が, 厚さ 3.0kg # ST 2\m0.0.10m 0.10mの鉛直に固定された木材に,速さ 3.0×102m/s で水平に打ち こまれ、木材を貫通した直後に 1.0×10m/sの速さになった。 木材 の中を進む間, 小球は木材から一定の大きさの抵抗力を, 運動の向き と逆向きに受けるとする。 また, 重力の影響は無視できるものとする。 (1) 小球が木材を貫通するまでに、木材の抵抗力が小球にした仕事はいくらか。 T(2) 木材の抵抗力の大きさはいくらか。 OS ヒント (1) (小球の運動エネルギーの変化)=(小球がされた仕事 ) 223 ・木材 ➡2 NET 78重力による位置エネルギー 崖から10m上の塔の屋上には 質量 2.0kgの物体Aがあり, 崖から15m下の水面には質量面 4.0kgの物体Bが浮かんでいる。 重力加速度の大きさを 9.8m/s20 とする。 AQ 塔 10m 崖 (1) 水面を基準にとるとき, A,Bの重力による位置エネルギーは それぞれいくらか。 15m B (2) 崖を基準にとるとき, A, B の重力による位置エネルギーはそ れぞれいくらか。 -2 水面 79弾性力による位置エネルギー 図のように, 一端を壁 ヒント 重力による位置エネルギーは,基準のとりかたによって正にも負にもなる。 駐車 車 に固定したばね定数 3.0 × 102N/m の軽いばねの他端に物体 をつけて,この物体を水平方向に手で引く。 00000000 (1) ばねを自然の長さから10cm伸ばすとき, 物体がもつ弾性力による位置エネル ギーはいくらになるか。 また,このときに手が加えた力がした仕事はいくらか。 2)このばねをさらに10cm伸ばすとき、物体がもつ弾性力による位置エネルギーは いくらになるか。 また、このときに手が加えた力がした仕事はいくらか。 ➡2 ヒント 弾性力による位置エネルギーは, 弾性力に逆らって加えた力のした仕事に等しい。

物理のエッセンスの力学の問題について質問です。 (2)の運動量保存の式ではmv+MV=mv0とされていますが、衝突後のMの速度は最終的に0になると言う認識でいいのでしょうか？？ また、もしそうならば滑らかな床であるのにも関わらず速度を持った物体が静止する理由を教えて頂きたい... 続きを読む

①+M×② (m+M)v'= (m-M) ひ1+2Mv2 V₁ = (m-M)v₁+2Mv2 m+M ①mx② 11/12M2=1/2x2 力学 17 M . x=V √ k 3mvo M 2(m+M)V k ちなみに v= 2m-M 2(m+M) v < 0 となる (M+m)v2′'=2mv+(M-m)vz V₂ = 2mv,+(M-m)v₂ m+M 問題の図では, はじめのP,Qの速度 が右向きに描かれているが, どんなケー スであれ,この結果は通用する。 M=mのときは,U1'02,02′'=v とな って、速度の入れ替わりが起こる。 ただ, 「等質量」で「弾性衝突」 という二重の条 件が必要であることを忘れないように。 78 (1)e=0 は完全非弾性衝突ともよ ばれ, 衝突後の速度差が0, つまり一体 化する(ひっつく) ケースである。 衝突直 後の両者の速度をとすると mv=m+M)より v= m m+M -Vo このときの運動エネルギーがばねの弾性 エネルギーに変わっていくから (m+M) v² = 1½ ½ kx² m+M mvo .. x=0 からは左へはね返っている。 79 M v m V +0000000 れきぜん 速さをv, Vとする。 (速度にしない のは向きが歴然としているため) 運動量保存則は mv=MV ... ① 力学的エネルギー保存則は ......② 11/21k=1/2m+1/2 MV22 ①のVを②へ代入し m2v2 |\ {kl²=\/\mv²+ 2M =1/2m0(1+77) M kM v=l m(m+M) k √k(m+M) 衝突の直前・直後を力学的エネルギー 保存で結ぶことはできないが, 衝突後は みきわ 成り立つという見極めが大切。 (2) 衝突後のm, Mの速度を v, Vとす る。 mv+MV=mvo v-V=-(0-0) ①mx② より 3m この場合,「物体系はどれとどれ?」 と尋ねると,「P と Q」 という答えが圧倒 的だ。 それでは, ばねの力が外力として 働いてしまう。 それでも, ばねの力はP Q に対して, 逆向きで同じ大きさな ので,外力の和が0ということでセーフ なのだが, 「P と Q とばね」 を物体系と とらえるとよい。 ばねの力は内力 (グル ープを構成するメンバー間の力)となっ て気にならないし, ばねには質量がない ので,運動量は常に0 で, 保存則の式に 顔を出してこない。 80 V=- 2(m+M) -Vo 今度は板だけがばねを縮めていくので 最も高い位置にきたかどうかは,台 上の人に判断させればよい。 その人が見 てPの速度が0になったときにあたる。

⑷でどうしてX軸方向の運動方程式しか成り立たないのか、Ｙ軸方向のことは考えないのかというのと、 どうして重心で考えているのかがよくわかりません

34円運動 万有引力 ◇47. 〈半円形状の面にそった円運動〉 図のように, 半径Rの半円形のなめらかな面を もつ質量Mの台が水平でなめらかな床面上に固 定されている。 半円形の端点Aから質量mの小 A m 0 R 0 物体を静かにはなす。小物体の位置を,小物体とRsing 円の中心を結ぶ線分と水平線 OA がなす角度 0. 0で表す。 また、床面には水平方向右向きにx軸 をとり、半円形の最下点の位置を x=0 とする。 重力加速度の大きさをgとして,次の問いに答え よ。 (1) 小物体が角度0の位置を通過するときの速さ」 を求めよ。 M x 0 (2) このときの小物体が台から受ける垂直抗力の大きさ N と, 台が床面から受ける垂直抗力 の大きさFを,R, M, m, sine, gの中から必要なものを用いて表せ。 また, 横軸に角度 0,縦軸にNとFをとり, Nは実線, Fは破線としてグラフをかけ。 グラフでは, とし、適切な目盛りを振ること。 次に,台の固定を外して小物体をAから静かにはなす。 M = =4 m >+ (3) 小物体が角度の位置を通過するときの速さと,台の速さ Vを,R, M, m, sin 0, X gの中から必要なものを用いて表せ。 このときの小物体の水平方向の位置 x2 と, 半円形の最下点の水平方向の位置 X を R, M, m, cose を用いて表せ。 〔23 電気通信大] 必解 48. 〈ケプラーの法則〉

教えてください （1）反発係数0で衝突後、物体が止まらずに一体となって動くのはなぜですか？ 　また、衝突前と衝突後で力学的エネルギーが保存されないのはなぜですか？ （2）（II）解答の1行目のかっこの中に、弾性力による位置エネルギーが足されていないのはなぜですか？

解 例題 34 なめらかな水平面上に,質量 M の 板をつけたばね定数kの軽いばねが ある。質量mの小物体が速度vで板 に衝突した。 速度は左向きを正とする。 自然長 10000000 (1) 板と小物体の間の反発係数がe=0のとき (i) 衝突直後の速度 V を求めよ。 (ii) ばねの縮みの最大値 x を求めよ。 (2) 板と小物体の間の反発係数がe=1のとき M m (i) 衝突直後の小物体の速度 v1, 板の速度 V1 を求めよ。 (ii) 衝突による力学的エネルギーの減少量⊿E を求めよ。 なぜ 作用・反作用はたらいて 7 (1)(i) 衝突後, 板と小物体は一体となる。 運動量保存則より mv= = (m + M) Vo . Vo = - mv m+M カマネ保存しない? (ii) 力学的エネルギー保存則より (m+M)V=1/2/kx2 =1/2xxo = Voy m+M mv = kk(m+M) mv=mv+MV1 (2)(i) 1 = — V₁ – V₁ V この2式より 2mv V1= m+M ( 衝突直後) 自然長 V1 U1 V₁ = (m-M)v m+M (ii) AE = ½ mv²-{\mv²+MV?} ココが ポイント Mm いうないで これに,(2)i)の結果を代入して計算すると4E0 すなわち, 弾性衝突 (e=1) の場合には,運動エネルギーの和は減 少しない。 e=1の場合 :運動エネルギーの和は一定に保たれる。 0≦e<1の場合:運動エネルギーの和は減少する。

ローレンツ力の分野です。（3）の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。

(3) マーカーのところの意味がわかりません。Aは自由落下じゃないんですか？

を求めよ。 17 基質量 M の気球B (内部の気体も含む)が,質量 mの小物体Aを質量の無視できる糸でつるして, 一 B 定の速さで上昇している。 重力加速度をg とし, 空気の抵抗および物体Aにはたらく浮力は無視でき るものとする。 1 A (1) 糸の張力Tはいくらか。 ひ (2) 気球Bにはたらく浮力 Fはいくらか。 また, 外部の空気の密度を p とすると,気球の体積Vはいくらか。 物体Aが地面からんの高さになったとき, 糸を切断した。 (3)Aが地面に到達するまでに要する時間 to はいくらか。 (4) 糸が切断された後, 気球がさらにんだけ上がったときの気球の速 さひはいくらか。 (信州大)

（2） 力学的エネルギーの変化量を考えるとき、動摩擦力による仕事は考えなくていいんですか？

第1章力学 問題 18 仕事と力学的エネルギー ② ばね定数k (N/m) の軽いばねの一端に,質 量m(kg) のおもりAをつけたばね振り子が ある。このばね振り子をあらく水平な床面上 物理基礎 公式 A U = 11/√ kx² 100000000 năm Q 0 -31 P IC 5/ 置き ばねの他端を固定する。 ばねが自然長のときのAの位置を原点と する。 図のように, Aを原点Oから点P(x=5/〔m))まで引っ張って、静か にはなした。Aは左向きに運動し始め、点を通過した。 その後、x=-31 (m) の点Qで静止した。 床面とAとの間の動摩擦係数をμとし、重力加速度 の大きさをg(m/s) とする。 (I)Aが点PからQまで運動する間に、動摩擦力のする仕事 W (N・m) を求 めよ。 Aが点PからQまで運動するときの, Aの力学的エネルギーの変化量 ⊿E (J) を求めよ。 (3) ⊿E = Wが成り立つことを用いて, μを求めよ。 弾性力による位置エネルギー(弾性エネルギー) U (J) (k (N/m): ばね定数 〔m〕: 伸び縮み) (I) おもりAにはたらく動摩擦力の大きさはμmg 〔N〕でPからQまでの移動 距離は8/〔m〕 である。 よって, 求める仕事 W [N·m〕 は, W=-μmg818μmgl (N・m〕 (2) 求めるのは「力学的エネルギーの変化量」なので、 おもりAの運動エネル ギーと位置エネルギーの和の変化量を考える。 Aは水平方向に運動しているので, 高さが変化しておらず重力による位置 エネルギーは考えなくてよい。 また, 点P, 点Qは自然長(原点O)からずれ た位置なので,点P, 点Qにおいて, Aは弾性力による位置エネルギーをもつ。 点P,Qにおける, 弾性力による位置エネルギー Up, UQ[J] は, それぞれ, 〈千葉工業大 〉 Up = =1/21k(50)2-252k2 =/( 9 U₁ = ½k (31)²=kl² 2 (解説) ばねが自然長から伸びたり縮んだりしているとき, ばねの両端 には自然長に戻ろうとする向きに力が生じる。 この力を弾性力 点Pでは 「静かにはなし」 点Qでは 「静止した」 ので, それぞれの点で速 さは0.すなわち, 運動エネルギーKP, Ko〔J〕 も0になる。 よって という。 4E = 0 + 25 0+ -kl² 2 == 8kl² (J] 変化後KQ+ UQ 変化前 K + Up 公式 弾性力の大きさF(N) F=kx (k(N/m〕: ばね定数 〔m〕: 伸び縮み) (3) ⊿E = Wより ※ 弾性力の向きは, 自然長に戻ろうとする向き。 - 8kl² == -8umgl よって, μ = kl mg F ⇒縮みx, 弾性力F,=kx, 弾性エネルギー U22kx2 自然長⇒弾性力0, 弾性エネルギー 0 X1 X2 mmmm 000000 F2 ⇒ 伸びzy→弾性力Fy=kx, 弾性エネルギー U2=1/2k2 自然長 注 ここで, p.39 公式 力学的エネルギーと仕事の関係と p.37 公式 運動エネル ギーと仕事の関係の違いを、しっかりとおさえておこう。 保存力である重力 弾性力について, 位置エネルギーを考えるのが 「力学的エ ネルギーと仕事の関係」 であり, 仕事を考えるのが 「運動エネルギーと仕事の関 「係」である。 1つの式の中で、重力 弾性力の位置エネルギーと仕事を同時に考え こることはない! た, ばねは伸びたり縮んだりしているとき, 弾性エネルギーを蓄えている。 エネルギーは弾性力による位置エネルギーともいう。 kl (1) W = -8μmgl〔N・m〕 (2)4E = - 8kl[J] (3)μ= mg 4. 仕事とエネルギー 41

答えと解き方を教えてください🙇

STEP 1 公式チェック □U1-1 【等速直線運動】 軸上を一定の速度 [m/s] で動く物体が、 時刻 0s に位置x=2〔m) を通過した。この物体の時刻 [s] での位置ェ 〔m〕は? I= 学習時間 do-vt □U1-2 【等速直線運動のグラフ] r〔m〕 tグラフの傾きは 【 1 】 を表す。 また, b-tグラフで囲まれた面積は 【②】 を表す。 傾きは v[m/s] 面積は Do ① Io =rotot 速度 0 0 t(s) t(s) ② 動 □U1-3 【等加速度直線運動】 時刻 0sに原点Oを初速度vo [m/s] で出発して, 一定の加速度α [m/s] でx軸上を運動する物体がある。 物体の時刻 t [s] での速度 v= x= [m/s] は? 物体の時刻t [s] での位置〔m〕は? これら2式からt を消去した式は? □U1-4 【等加速度直線運動のグラフ】 za's x-tグラフの傾きはその瞬間の 【③】 を表す。 x=vot+ at x [m] b-tグラフの傾きは 【④】 を表 し, v-tグラフで囲まれた面積は 【⑤】 を表す。 v[m/s] v=vo+at 傾きは は 2 v²-vo²= ③ ④ 加速度 分 傾きは Vo O t[s]) t t[s] ⑤ 移動距離 □U1-5 【相対速度】 直線上を速度vAで運動する物体Aと速度UB で運動する物体Bがあ る。 Aから見たBの速度 (相対速度) VAB は? VAB = □U1-6 【自由落下】 初速度0m/sで落下する (自由落下する) 小球がある。重力 O+ 加速度の大きさをg 〔m/s'] とし, はじめの小球の位置を原 49 点として鉛直下向きにy軸をとる。 自由落下を始めてかYO ら時間 t [s] 後の小球の速度v [m/s] と位置y 〔m〕 は? v= ¥0 y= y〔m〕 □U1-7 【鉛直投げ上げ】 小球を鉛直上向きに初速度vo [m/s] で投げ上げた。 重力 加速度の大きさをg 〔m/s'] とし, はじめの小球の位置を 原点として鉛直上向きにy軸をとる。 投げ上げてから 時間 t [s] 後の小球の速度v [m/s] と位置y 〔m〕は? これら2式からtを消去した式は? y〔m〕 yo 0= AVO y= O+ 147

KとUがそれぞれ何を表すのか教えてください！！🙇🏻🙇🏻

©ⓒ 力学的エネルギー保存則 保存力だけが仕事をする物体の運動では,力学的エネルギーは一定に保たれる。 (はじめの力学的エネルギー) = (終わりの力学的エネルギー) Ki+U1 K2+U2 =一定 d 保存力以外の力が仕事をする場合 物体が保存力以外の力 (摩擦力・空気の抵抗力など) に仕事をされると物体の力学 的エネルギーはその分だけ変化する。

(4)のマーカーの部分が分かりません💦 糸がたるまない＝遠心力が重力と張力の合力以上になる という考え方は間違っているのでしょうか？？

図(a)に示すように、天井に取付たれた支点 0及び支点 0′から,質量mのおもりが軽い糸 5 で吊り下げられ, 床から高さ の位置Aで静 止している。 2本の糸のなす 角∠OAO'は90°である。 支点0とおもりを結 糸の長さは3ヶであり, 床から2つの支点まで の高さは4rである。 糸の質量, 伸び, 空気抵 抗は無視できるものとし, おもりは1つの鉛直 面内で運動するものとする。 支点の直下で床 から2mの高さの点Pには太さを無視できるくぎ が鉛直面に垂直に固定されている。 重力加速度 の大きさをgとする。 (1) 糸OAに生じている張力の大きさを求めよ。 (2) おもりの最下点Bを通過するときの速さ を求めよ。 (3) おもりの最下点Bを通過した後、「点Pを支点 として運動する。 通過直前の糸の張力の大 きさを T1, 通過直後の糸の張力の大きさ T2 を T2 とする。 その両者の比 の値を求 めよ｡ おもりを糸O'Aから静かに切り離したところ, 図 1 (b)に示すようにおもりは点Oを支 点とする運動を始めた。 再び, おもりを位置Aに戻し, 初速度を与え たところ, おもりは図1(c)に示すように, 糸がたるまずに点P点の真上の点C (OC=CP =r) に到達した。 到達すると同時におもりを 糸から切り離したところ, おもりは床に落下し た。 ただし、初速度はおもりの描く軌跡に対して 接線方向に与えるものとする。 m (4) 糸がたるまずにおもりが点Cを通過するた めに必要な初速度の大きさの最小値v を 求めよ｡ m 3r 図1(a) m D 3. 図1 (b) 3r KL 図1 (c) PB ----- B ぎK-2 O (5) 位置Aでおもりに 【問1】 (4)で求めたv を初速度の大きさとして与えた場合の点Cか ら落下地点D点までの水平距離Lを, m, g,の中から必要なものを用いて表わ せ。