(4)の対称性からの部分が分かりません。教えていただきたいです！！

思考 19.等加速度直線運動● 物体が,x軸上で等加速度直線運動をしている。物体が原点を 通過する時刻をt=0 とし,そのときの速度は 10m/s であった。また,時刻t=6.0sに おける速度は,-20m/s であった。次の各問に答えよ。 (1) 物体の加速度を求めよ。 (2) 速度が正の向きから負の向きに変わるときの時刻を求めよ。 (3) 速度が正の向きから負の向きに変わるときの位置を求めよ。 (4) 時刻t=0~6.0sの間について, vーtグラフとx-tグラフを描け。

A＜0の時しか距離、速さ、時間は同じにならないんですか？？ A＞0の時は合同にはならないんですか？？

12 -l2 時刻6に折り返す け左に戻った,とわかる。 トク a<0の等加速度運動はU ターン型になる。ある点か 合同だから距離、速さ 時間どれも同じ ら折り返し点まで行く時間 と戻る時間は等しい。また, 同じ場所では同じ速さであ る(速度の向きは逆)。 このような対称性をもつ ことを知っておくと何かと →t 折り返し点 は速度0 1,1★X - キ 役に立つ。 等加速度運動(a<0)

物理の単振動の問題です。 (ウ)はどういう状況なのか理解できないので教えていただきたいです🙏

2021年度 のように の方向へdo 次の問題の口 の指定された欄開にマークしなさい。 (34点) 図1に示すように,水平面に対して角度0[rad) だけ傾いたなめらかな斜面上に台車Aと台車Bがあ る。台車Aは斜面上を動かないよう手で支えられて いる。また,台車Bは斜面上の壁に下端が固定され たばねの上端に取り付けられ,っりあって静止して いる。台車Aは斜面上の台車Bよりも上の位置にあ り,高低差はh[m] である。以下の問いでは, 台車 Aと台車Bの大きさ,ばねの質量は無視できるもの とする。また, 台車Aの質量はMA [kg], 台車Bの 質量は mB [kg], ばね定数は「k[N/m], 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 (1)台車Aから静かに手をはなすと台車Aが台車Bに衝突した。台車Aが台車Bに衝突する直前の台車Aの 速度の大きさは7) ][m/s) である。台車Aと台車Bが完全非弾性衝突し, 台車Aと台車Bは一体とな り運動を続けたとする。このとき, 衝突によって台車Aおよび台車Bの力学的エネルギーは け失われる。一体となった台車は,斜面上で単振動をした。衝突の瞬間から単振動の半分の周期だけ時間 が経過したとき,ばねは自然長から 長での位置と一致するとき, hは) [m/s] である。 の中に入れるべき正しい答を解答群の中から選び,その番号を解答用マークシート 台車A 台車B ばね定数k 壁 上水平面 の 図1 (イ) (J]だ (ウ)][m]だけ縮んでいる。単振動したときの最高点がばねの自然 (オ) [m)と表せる。また, 台車の速度の大きさの最大値は (ア)の解答群 0 gh 1 2gh gh 2 3 2/gh h 2 4 2 MA -gh ma+mB 2mAmB 2 MA+mB 2m。。 3 MA+mB (イ)の解答群 MAMB -gh MAtmB 0 1 -gh gh 2 MA MAMB 2 mA 1gh MAMB 4 2(ma+mB) Joh 5 6 2(ma+ma)9h. 2mBgsin0 k 7 4(ma+n mB) 4(ma+mB)9n (ウ)の解答群 mBgsin0 k (ma+ma)gsin0 2(ma+mg)gsin@ 73 0 1 2 k k (2ma+ma)gsin@ 5 (ma+2ma)gsine 6 2(mg-ma)gsin0 4 k k (2ms-ma)gsin0 k 7

(ク)が分かりません。分かりやすく教えてください。お願いします

°56.〈浮力と単振動 密度o,底面積S, 高さの柱状の浮き がある。とれを,図1のように直立させた 状態で水に静かに浮かべたところ, 水面下 L| 0 の長さがds号)の所で静止した。水の d 密度を(00, 重力加速度の大きざをgとする。 浮きは直立した状態のままで鉛直方向に運 動し,空気の質量, 浮きの運動に伴う水や 空気の抵抗,水面の変化および水の運動に よる影響は無視するものとして, 次の文中の 口 [エ 以降ではdを用いずに答えよ。 Po 図1 図2 図3 に当てはまる式を記せ。ただし,

お願いします

1.2軸に垂直な無限に広い面が2枚ある。面の厚さをa(> 0) とし、面1は0<:sa、面2は dszsd+aをみたす領域を占めているとしよう(d > a)。面1には』軸の負の向きに、面 2には』軸の正の向きに一様な電流が流れており、それらの電流密度の大きさをiとする。 (a) 対称性から、磁東密度 Bはzのみの関数となるはずである。任意の:における磁東密 度B(2) の大きさと向きを求めなさい。 (b) それぞれの面の単位面積あたりにはたらく力の向きと大きさを求めなさい。 (c) 上で求めた単位面積あたりの力の大きさを、B,Ho のみを用いて表しなさい。ただしB は2つの面に挟まれた空間における磁束密度の大きさを表すものとする。

お願いします

1.2軸に垂直な無限に広い面が2枚ある。面の厚さをa(> 0) とし、面1は0<:sa、面2は dszsd+aをみたす領域を占めているとしよう(d > a)。面1には』軸の負の向きに、面 2には』軸の正の向きに一様な電流が流れており、それらの電流密度の大きさをiとする。 (a) 対称性から、磁東密度 Bは:のみの関数となるはずである。任意のzにおける磁東密 度B(2)の大きさと向きを求めなさい。 (b) それぞれの面の単位面積あたりにはたらく力の向きと大きさを求めなさい。 (c) 上で求めた単位面積あたりの力の大きさを、B,Hoのみを用いて表しなさい。ただしB は2つの面に挟まれた空間における磁束密度の大きさを表すものとする。

お願いします

1.2軸に垂直な無限に広い面が2枚ある。面の厚さをa(> 0) とし、面1は0<:Sa、面2は dszsd+aをみたす領域を占めているとしよう(d> a)。面1には』軸の負の向きに、面 2には』軸の正の向きに一様な電流が流れており、それらの電流密度の大きさをiとする。 (a) 対称性から、磁東密度 Bはzのみの関数となるはずである。任意のzにおける磁東密 度B(2)の大きさと向きを求めなさい。 (b) それぞれの面の単位面積あたりにはたらく力の向きと大きさを求めなさい。 (c) 上で求めた単位面積あたりの力の大きさを、B,Hoのみを用いて表しなさい。ただしB は2つの面に挟まれた空間における磁束密度の大きさを表すものとする。

問題とは直接関係ないのですが、(7)の図のx1→x3→x4で、等速度運動しないのはなぜか教えて頂けませんか？ 静電気力が小さくなることで、x1以降は摩擦力が静電気力と釣り合うようになり、加速度が0になることから等速度運動する、という風にはならないのでしょうか？

(1) nまでは等速度運動だから、力がつり合う。点Oから離れるにしたが。、 て左向きの静電気力 qEが増し、それに応じて静止摩擦力が右向きに地」 ていく。やがて、おでは最大摩擦力umg に達する。そこでの電場の強さ E= より 電気 13 静電気·単振動 47 HE 13 静電気·単振動 水平右向きにx軸をとり,原点を0 電場 電場 とする。水平方向に -ax で表される -出mg aq q*a =mg 電場(電界)をかける(xは座標で, aは 図P 正の定数)。そして,水平右向きにベ ルトを一定の速さで動かす。正電荷q は向きを含めて 一g"axと表せる(ばねの弾性力と類似)ので ド=-aqx + mmg ベルト (2) Pはベルトに対して左へ滑るので、動摩擦力は右向きに働く。静電気。 を帯びた質量 mの小物体Pを点Oの位置でベルト上に置くと,Pは F=-aq (x-mg) aq (3) 上式を変形すると ベルトに対して滑ることなく動き始めた。Pとベルトの間の静止摩 これよりPはェ= mg(< x)を振動中心として単振動をすることが aq 擦係数をL, 動摩擦係数を μ(<μ)とし, 重力加速度をgとする。 ベルトは帯電しないものとする。 分かる(復元力の比例定数K=aq)。 もちろん。振動中心で最大の速さとなるので 出mg aq Pはやがて位置:x=(1) ]で滑り出す。 その後のPに働く合力F は,Pの位置xを用いて, F=(2) (4)単振動のエネルギー保存則(Fエッセンス(上)p79)より と表せる。Pはx=bで一瞬 静止した後,左へ戻り, 位置 x2=D (3)で最大の速さ Um=L(4) となる。x=bから x2に至るまでの時間は カ=D(5) である。その 後,Pは x =(6) で再び一瞬静止し, 右へ動くが, x4=(7) でベルトに対して静止し, 再び滑り出すまでには, ベルトの速さを (関西大+大阪大) K(b-xx)?= るV | aq = (b-mg aq V aq m (5) 右端から振動中心に移るまでの時間だから、周期Tの一である。 m- m Vとすると,tz=(8)の時間がかかる。 (6) は左端で、振幅A=b-xだけ、 中心xxの左側にあるので(次図を 参照) =-A= 2xーb=mg なお,(4)は、。=Ao =(bーx)·2x/Tとして求めてもよい。 Level(1), (2) ★ (3)~(6) ★ (7), (8) ★★ ーb aq 会 ( (7) Pは左端から右へ向かって速さを増していく。次図のように, ベルトの 速度Vと同じになるのは, 単振動の対称性から(ベルトに対して滑り始め た)位置xと振動中心をはさんで同じ距離だけ左に離れた位置 xx となる。 Point & Hint 力学としては,ばねに付けられた物体の, 動くべ ルト上での運動と同等である。 自然長 ma P V (2) Pはペルトに対して左へ滑る。 すると動摩擦力 の向きは…。 ベルト V Oms (3)~(6) (2)の合力Fの式から運動 (地面に対する運 動)が確定する。そして,いろいろな量が求められる。ん (7) Pの速度がベルトの速度と一致するのは…。 それまでの運動のもつ対称性 0 を利用したい。 単振動のエネルギー保存則で考えてもよい。振動中心から同じ距離だけ 離れた位置での単振動の位置エネルギーは等しいから, 運動エネルギーが (つまり速さが)等しい。 次図より . = 2xーx= aq mg (2h-) X- = Xー A A 左端 中心 右端 b -V ロー 赤点線は単振動 黒点線は等速V (8) xに達するまでは, Pはベルトに対して左へ滑り, (2)の「Fに従う単振 動であったが、いったんベルトに対して止まると,静止摩擦力に切り替わ り,Xに達するまではベルトと共に等速Vで動く。 ね= 2(x- x) V X-X 2mg ミ) agV

この問題の(1)の解答の青矢印のところの途中計算教えて欲しいです。（20sin30 °のところの計算の仕方です）

基本例題9斜方投射 *36,37,38,39 地上から水平より 30° 上向きに,初速度 20m/s で小球を投げ上げた。重力加速 度の大きさを9.8m/s? とする。 (1)最高点に達するまでの時間 [s] を求めよ。 (2) 最高点の高さん[m] と, 投げた点から最高点までの水平距離 xi [m] を求めよ。 (3) 再び地上にもどるまでの時間z [s] と,水平到達距離 x2 [m] を求めよ。 指針 投げた点から水平 (x) 方向に等速直線運動, 鉛直上(y) 向きに加速度 -gの等加速度運動 をする。最高点(vッ30 の点)を境に上りと下りが対称になることに注目する。 解答(1)「ひ=vo-gt」 をy成分について立 y 最高点 (ッ=0) てると,最高点では ひy=0 より 0=20sin30°-9.8×丸 ti=1.02…=1.0s (2)「ー=ー2gy」 より 0°-(20sin30°)=-2×9.8×h 20m/s 6-↑ 20sin 30° 130° 0; 20cos 30° X」 100 h= 2×9.8 X2 =5.1m x方向には等速直線運動をするから 「x=ut」より X=20cos 30°× =10×1.73×1.02=17.6…=18m (3) 対称性より X2=2x」=2×17.6=35m t2=2t=2.0s POINT 水平方向:等速直線運動 + 鉛直方向:自由落下 水平投射 ナ 斜方投射 水平方向:等速直線運動 + 鉛直方向:鉛直投射

対称性を使わずに解く方法ありますか？

第2問 次の文章(A·B)を読み、下の問い(問1~6)に答えよ。(配点 25) A 図1のように, 抵抗値が 10Ωと20Ωの抵抗,抵抗値Rを自由に変えられる 可変抵抗,電気容量が0.10 Fのコンデンサー,スイッチおよび電圧が 6.0Vの 直流電源からなる回路がある。最初,スイッチは開いており, コンデンサーは充 電されていないとする。 109 Q 202 0.10 F 202 R P スイッチ 6.0V 図 1