問5の力学的エネルギー保存則の、何が台車から手を離した位置の要素で、何が振動の中心の要素なのかがわかりません🙇🏻‍♀️ （個人的には1/2mv^2+1/2kA^2が振動の中心で −mgAsin30°が手を離した位置の要素だと思いました）

千葉 1 千葉大理系前期 図のように 2023年度 物理 31 角30°のなめらかな斜面上に質量m の台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は斜面の上端に固定された定滑車と, 床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお、 台車, 定滑車、動滑車, 糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く, なめらかに回るものとする。 価 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L.なら びに台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさを gとす る。空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、 以下の問いに答えなさい。 ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 に その e fi St と 重力の向き 台車 L 30° m 図 ■天井 Grellle 動滑車 ばねん 床 〇問1 つり合いの位置において台車が静止しているときの, 糸が天井を引く力の 大きさを求めなさい。

なぜ引き合うとしているのですか。逆で考えた場合符号が違い答えが間違ってしまいます。

53.くたてばねによる単振動〉 図のように、なめらかで十分長い直線状の棒 OP を鉛直に立てて 端を水平な床に固定した。 この棒に, 同じ質量mの穴の開いた小さ い物体A,Bを通した。 物体Aには, ばね定数んの軽いばねをつけ, ばねの他端は棒のO端に固定した。ばねは OP 方向のみに伸縮し,棒 と物体A,Bの間に摩擦はないものとする。さらに, 物体Aのばねと は反対側に質量と厚さの無視できる接着剤で物体Bを接着した。 物体 x=0- 物体B 接着剤 物体A A,Bが押しあうときは物体AとBは離れないが,引きあうときは引きあう力の大きさが接 着剤の接着力以上になると物体AとBは離れる。重力加速度の大きさをgとする。 初めに,ばねはその自然の長さからd だけ縮んで, 物体 A, B はつりあいの位置に静止し ていた。図のように,このつりあいの位置を x=0 とし,鉛直上向きを正とするx軸をとる。 (1) 自然の長さからのばねの縮みd を,m, k, g を用いて表せ。 まず, 接着剤の接着力が十分大きく, 物体AとBが離れない場合を考える。 物体Bをつりあ いの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体AとBは一体のまま上下に振動した。 (2)この振動の周期を,m, k を用いて表せ。 (3)この振動をしているときの物体A, B の速さの最大値を,m, k, bを用いて表せ。 物体AとBが一体のまま運動しているときの両物体の位置の座標をxとする。また,物体 Aが物体Bから受ける力をTとし, x軸の正の向きをTの正の向きとする。 つまり,Tが 正のときは物体AとBは引きあっているが,Tが負のときは押しあっていることになる。 (4)このとき, 物体Bにはたらく力を, m, g, Tを用いて表せ。 x 軸の正の向きを物体Bには たらく力の正の向きとすること。 (5) 物体A, B の運動方程式を考えることで, Tを,m, k, g,x を用いて表せ。 図 (6) Tをxの関数として, -3d≦x≦ とする。 の範囲でグラフに描け。 ただし, ここではb>3d 次に,接着剤の接着力が小さく, 物体 A, B間の引きあう力の大きさが mg 以上になると, 物体AとBは離れる場合を考える。ただし,離れる瞬間の前後で,物体AとBの運動エネル ギーや, ばねの弾性エネルギーは変化しないものとする。 物体Bをつりあいの位置から6だけ押し下げ,静かに手をはなすと, 物体Bは運動の途中 で物体Aから離れた。 (7)運動の途中で物体Bが物体Aから離れるためには,bはある値 6 以上でなければならな い。 bı を,m, k, g を用いて表せ。 (8) 物体Bが物体Aから離れた瞬間の物体Bの速さを,m,k,g. 6 を用いて表せ。

このマイナスはなぜついているのですか？

必解 148. <原子核> 原子核の性質に関連する次の問いに答えよ。 質量数 A,原子番号Zの不安定な原子核Xが原子核Yにα崩壊した。 初め原子核Xは静止 していた。原子核 X, Y, α 粒子の質量をそれぞれ Mo, M, m とする。 ただし, Mo> Mi+m である。また,真空中の光の速さをcとせよ。 (1) このα崩壊で発生する運動エネルギーを求めよ。 (2) α粒子の運動エネルギーを求めよ。 (3)α崩壊でつくられる運動エネルギーKのα粒子を金箔 (Au) に大量に当てたところ,α 粒子の大部分は金箔を素通りして直進したが、 ごく一部は Au 原子核に散乱された。α粒 子は Au 原子核に比べ十分に軽く, Au原子核はα粒子を散乱するときに動かないものとす る。α 粒子と Au 原子核が最も近づいたときの距離を求めよ。 ただし,電気素量を e, 静 電気力に関するクーロンの法則の定数をん とせよ。 また, 初めα 粒子は Au 原子核から十 分に離れていたので, そのときの無限遠点を基準にした静電気力による位置エネルギーは 0 とみなすものとする。 天然の放射性元素ウラン 288U, ウラン23Uは放射性崩壊する。 (4) 292U 原子核がn回のα崩壊とん回のβ崩壊を経て, ラジウム Ra が生じた。 n とんを求 めよ。 (5)23Uの半減期を 7.5×106 年, 2Uの半減期を4.5 × 10 年とする。 現在, 地上における 28Uと282Uの天然の存在比は1:140 である。 4.5×10 年前の存在比を求めよ。 (6)292U 原子核1個が遅い中性子との衝突により核分裂するとき, 2.0×10℃eVのエネルギ ーを放出するものとする。 毎秒1.1×10-7kgの2U が核分裂するとき, 1秒間に放出され るエネルギーをJ (ジュール)単位で求めよ。 ただし, 電気素量 e=1.6×10-19C, アボガド [19 大阪市大〕 ロ定数 NA=6.0×1023/mol, 28Uの1mol当たりの質量を235g とする。

エネルギー保存則って物体が2つある場合(糸で繋がれていたり上に乗っかっていたりする時)は必ず別々で式を立てますか？

【物理記述】 記述に自信がないとでこ回答でダメなところがあれば教えてくれると嬉しいです！🙇‍♀️

2傾角30°の滑らかな斜面上に,質量M の小球Aが壁と軽いばね (ばね定数ん) で 結ばれ, 静止している。 質量m (<M)の 小球BをAから距離dだけ離して静かに 置いたところ,斜面上をすべり降り,Aと 弾性衝突した。 斜面に平行にx軸をとり、 B 0 m d M A 30° はじめのAの位置を原点(x=0) とし, 重力加速度をg とする。 (1) 衝突直前のBの速度を求めよ。 (2) 衝突直後のA, B の速度 UA, UB を求めよ。 (3) Aが達する最下点の座標 x を求め, UA, M, k で表せ。 ただし, A が再び原点に戻るまでの間にBとの衝突は起こらないものとする。 (4) Aがx=1/2xを通るときの速さを求め,ひで表せ。 (5) Aが初めて原点に戻ったとき, Bと2回目の衝突をするためには d をいくらにすればよいか。 M,m,k,g で表せ。

【物理記述】 物理の記述がどこまで説明すればいいのかわかりません💦例えば新しい力を表す文字を使う時、図に書いていれば説明しなくても良いかなどです、、、他にも記述で気をつけることやこと回答でダメな箇所があったら指摘してくれると嬉しいです🙇‍♀️

1 軽いばねの両端に同じ質量mの物体AとBを取 りつけ, 滑らかな円筒状のガードでばねが鉛直に保 たれるようにして,Bを床の上に置いたところ、ば ねの長さが自然長よりα だけ縮んだ位置 0でAは 静止した。重力加速度を g とする。 (1) ばねのばね定数はいくらか。 また, 床がBか ら受ける力の大きさはいくらか。 B に作用する力 のつり合いより求めよ。 0 a P ZAZ (2)Aを0点よりさらにαだけ下のP点まで押し下げて、静かに放し たところAは振動した。 (ア) 振動中のAの速さの最大値はいくらか。 (イ) 0点を原点とし、 鉛直下向きを正とするx軸をとると, Aの位 置xは放してからの時間とともにどのように変わるか。 x をtの 関数として表せ。 (3) はじめにAを0点より押し下げる距離を6にして運動させたとき Aの振動中にBが床から離れて上方に動き出さないためには, bの 値はどれだけ以下でなければならないか。

質量mの物体をばね定数kのばねの一端に押し付け、ばねを自然長からdだけ縮めた時に外力がした仕事を求めよ。 という問題について質問があります🙇‍♂️ エネルギー保存則で解く方法は理解したのですが、力kdをdの距離だけかけたと考えて仕事はkd²という考え方はなぜダメなのでしょう... 続きを読む

2番と3番の問題が分からないです。 2番はR/hではダメな理由は何ですか？ 3番の無限遠とはどういうことですか？

基本例題 40 万有引力による位置エネルギー 203,204 解説動画 地球の表面から速さで鉛直上方に物体を発射したとき、 到達する最大の 高さんを考える。地球の半径をR, 地球上での重力加速度の大きさをgとする。 (1) 万有引力による位置エネルギーを考え,vo を g, R, hで表せ。 tvo (2) hが尺に比べて十分に小さいときはどのように表されるか。 (3) voを大きくすると、物体は地球上にもどらなくなる。このとき, はいくら以上にすればよいか。 g, Rで表せ。 mv²+(-GMm)=0+(-GR 12mu=GMmGMm = R R+h R GMm(1 R ここでCM=gR2 より 1/12mv=gR2.m 指針 万有引力定数G, 地球の質量Mが問題文に与えられていないので,「GM=gR2」を用いて g, Rで表す。 (1)物体の質量をmとする。 力学的エネルギー保存則より m) (G: 万有引力定数, M:地球の質量) GMmR+h-R_GMm h R+h - R R+h よって Do R+h 2gRh = R+h R h R R+h (2)んが尺に比べて十分に小さいとき,より (3) 地球上にもどらないようにするには,んが無限遠であればよい。 2gRh 2gh Vo= = ≒√2gh R+h h 1+ R このとき, より 2gRh vo=VR+h 2gR = ≒√2gR R ・+1 h

電池が2つ以上含まれる回路の問題で、よくキルヒホッフの第二法則の使い方が分からなくなります。その例がこの問題の⑶です。 電池が1つだけの問題は電流の向きを自分で決めたら解けるのに、こういう問題だと自分で決めた向きのせいで答えが少し違ってしまいます。 何故このようなことになる... 続きを読む

(1)X→Yの方向に電流を流せばよいので、電池の正極はa側 Pの力のつり合いより Vo mg = X Bl R1 (2)Yの方が電位が高い Vo= mg Ri Bl mg = BV Pの力のつり合いより mg =IBl オームの法則より、Ul=RI uz Bl I+2 I ①②からⅠを消去してひに mgR (Ber = (3) (ア) ug-IBX より In I=mg. Bl キルヒホッフ第2法則より V=R2+R2(I+i) V-RZI = Ri+R2 よってR2を流れる電流は Iti = Vi+RI V.Bl+mgR [A] R+R2 Bl(Ri+R2)

エネルギー保存の単元で、分からないので教えてください。上の公式に当てはめれば解けますか、？

問2 水平面上に置いた, ばね定数 8N/m のばねに質量2kgの物体を押し付けて, 自然の長さから3m だけ縮めた位置で静かにはなした。 ばねが自然の長さになった位置で物体はばねから離れた。 ばねから 離れた後の物体の速さv [m/s] を求めよ。 3m 「はじめの力学的エネルギー = あとの力学的エネルギー」より 1/2moz+mgh+/kx2=1/2m²+mgh+1/2kx2 000000