この問題って反時計回りに回ると上向きの磁場が増えるので、下向きの磁場を作り出そうとしないのですか？

用いて表せ。 た。 位置エネルギー E, を、それぞれ計算し、両者が等しくなることを示せ。 [21 新潟大] しているジュール熱P, と, コイルが単位時間当たりに失 130. 〈回転する導体棒に生じる誘導起電力〉 次の文中の空欄 ア~オに当てはまる式を書け。 また, 空欄 ac には当ては まる向きを図1の①~⑥の矢印の中から選べ。 図2には適切なグラフの概形をかけ。 図1のように、 鉛直上向きの磁束密度の大きさ B[T〕 の一様な磁場中に, 導線でできた点を中心とする半径 am〕 の円形コイルが水平に置かれている。 円形コイル の上には長さαの細い導体棒の一端Pがのせられ,導体 棒の他端は,点の位置で,磁場に平行な回転軸に取り つけられている。 導体棒 OP は点Oを中心として,端P が常に円形コイルと接触しながら, 水平面内でなめらか に回転することができ, そのときの導体棒と円形コイル の間の摩擦はないものとする。 回転軸も導体であり,回 転軸と円形コイルの間に抵抗値 R [Ω] の抵抗Rとスイ ッチSを接続している。 BL 0 ⑥ 円形のコイル 電場の強さ 回転軸 B 抵抗 R 図 1 スイッチS (N/C) 0 a 点 0からの距離(m) 図2 スイッチSを開いて,導体棒を点を中心として鉛直 上方から見て反時計回りに,一定の角速度 rad/s] で 回転させる。このとき導体棒OPの中点Qに位置する 導体棒中の電気量 -e [C] の電子が磁場から受ける力の 大きさは ア 〔N〕 で,その向きは図1の矢印 の向きである。この力は,導体棒中に生じる電場から電子が受ける力とつりあう。導体棒中 に生じる電場の強さは点0からの距離によって異なる。図 2 に OP 間の各点における電場 の強さのグラフを、横軸に点0からの距離をとり,縦軸を適切に定めてかけ。 a 次に,スイッチSを閉じて, 導体棒を点を中心として鉛直上方から見て反時計回りに、 一定の角速度で回転させる。 導体棒が磁場を横切ることにより OP 間に起電力が生じる。 この起電力の大きさはイ 〔V〕 で, 導体棒を流れる電流の向きは図1の矢印b の向 きである。このとき, 抵抗Rで消費される電力はウ 〔W〕 である。 導体棒に電流が流れ ることにより導体棒全体が磁場から受ける力は,大きさが エ [N] で、図1の矢印 [ [c の向きである。 磁場から受けるこの力のすべてが導体棒の中点Qにはたらくと考え ると,導体棒を一定の角速度で回転させるために必要な仕事率はオ 〔W〕 である。 C 〔15 同志社大〕 (図)

3)おもりにかかる力は向心力のみなんですか？ F＝sinθなのがよくわからないです。 遠心力や張力は考慮しないんですか？

216 Chapter 8 円運動 問8-4 問8-4 角速度で回転する円板に、 支柱を取りつける。 質量mのおもりに糸をつけ、支 君の原点に結びつけたところ順交性と来は角度をなして停止した。おもり の中心の距離をとし、以下の問いに答えよただし重力加速度の大きさをまと (1)糸の張力の大きさを,m, g, eを使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し、物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立てよ。 (3) おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて、遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから、しっかり理解してくださいね。 解きかた (1) m.g.8で表すので、鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくと、おもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos0=mg w → 鉛直方向の力のつり合いを考えて Scos=mg mg S= cos mg S= cos o (2) (3) 8-4 心か 円板が m 回るんだね S Scos 0 0: Img 80 (2) 「遠心力を考慮し」とあるので、おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので 回転の中心に向かって加速度 a=rw2で運動しているということです。 観測者からするとおもりには慣性力ma=mrw2が回転の外向きにはた らいて見えます。 また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssin0=mrw2 sine (1)の結果より Ssin0=mg =mgtane cose よってmgtan0=mrw2 おもりにはたらく向心力はSsin で,角速度 4. 半径rの円運動をするので Ssing=mrw² mgtan0=mrw² 舎 ... (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して、理解を深めておきましょう。 遠心力(=ma Ssin 0 Omro S sin mrw a=rw2 おもりは回転の中心に向心力 同心カ おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw2 の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより Ssin=mrw² mg cos B mg tan 0=mrw² どちらも結果の式は 同じだが、考えかたが 違うんじゃ Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin0=mrw wwww www F ma 2 mgtan6=mrw2 ここまでやったら 別冊 P. 40~

(1)では遠心力を考慮していないですが、遠心力を考慮する時は[遠心力を考慮し]と記載されますか？ また、⑵のつり合いの式の両辺にmがついてますが打ち消さなくていいんですか？

<問8-4 角速度で回転する円板に、支柱を取りつける。 質量mのおもりに糸をつけ 柱の頂点に結びつけたところ, 支柱と糸は角度をなして静止した。おもりと回転 の中心の距離をとし、以下の問いに答えよ。 ただし重力加速度の大きさを とする。 (1) 糸の張力の大きさを,m,g,eを使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し, 物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立てよ。 (3) おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて,遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから,しっかり理解してくださいね。 <解きかた (1) mg.8で表すので,鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくとおもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos0=mg S= mg cose (2) 「遠心力を考慮し」とあるので、 おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので, 回転の中心に向かって加速度 a=rw2で運動しているということです。 観測者からすると, おもりには慣性力ma=mrw²が回転の外向きにはた らいて見えます。 また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssin0=mrw2 (1)の結果より Ssin0=mg sin0 Emgtane cose よってmgtand=mrw答 (3) おもりにはたらく向心力はSsin0で、角速度 w半径1の円運動をするので Ssin0=mr2 mgtan0= mrw2 ・・・答 (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して、理解を深めておきましょう。 問8-4 円板が m 回るんだね 8 08 W → (1)鉛直方向の力のつり合いを考えて Scoso=mg S= mg COS Omr Ssin 0 20 mrw おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより Ssin0=mrw2 W mg cos0 mgtan 6=mrw どちらも結果の式は 同じだが,考えかたが 違うんじゃ (3) 0 Scos 0 Img S sin a=rw² おもりは回転の中心に向心力 Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin=mrw² wwww ww ma F mg tan 0=mrw² (合 ここまでやったら 別冊 P. 40~

なぜ答えは③になるのでしょうか

図1に示すように、磁束密度の大きさが B 〔T] でy軸の正の向きを向いた一様 な磁場 (磁界) 中で, 細い導線でできた長方形の一巻きコイル ABCD が回転する。 辺AB と辺 CD の長さはα 〔m〕 であり,辺BCと辺DAの長さは6〔m〕 である。 辺 AB, BC, CD の電気抵抗は無視できるが, 辺 DAの電気抵抗は R [Q] である。 点Aは座標原点にある。 コイルは軸にある辺AD を軸にして,軸の正の側か ら見て反時計回りに一定の角速度w 〔rad/s] で回転している。 一巻きコイルの自 己インダクタンスは無視できる。 必要であれば以下の公式を用いてもよい。 sin (a ±3 = sin a cos β ± cosa sin 3 cos(a±β)= cos a cos β 干 sin a sin β Z (複号同順) 図1のように, 軸の正の向きと辺ABのなす角が0 〔rad〕 のとき, 辺BCの速度 ア である。 辺BCの中にある電荷-e [C] (ただ の成分 [m/s] はv= 0-0のとき、 le > 0) を持つ自由電子の速度のæ成分もと同じとすれば, 0<0く 電子は イ のローレンツ力を受ける。 これによって, 閉じている一巻きコ イル ABCD には誘導電流が流れる。 2 これを,コイルを貫く磁束が時間的に変化するという見方で見てみよう。 コイル の面と常に垂直でコイルとともに回転する矢印Nを図1のようにとる。 コイルの面 を矢印Nの向きに磁束線が貫く場合, コイルを貫く磁束は正, 逆向きに貫く場合 πT を負とする。 0 の範囲がー <0 の場合,磁束線はコイルを矢印Nの向きに買 2 2 いており, コイルを貫く磁束 (0) 〔Wb] は ウである。ファラデーの電磁誘

どうしてマーカーの式になるのか教えて欲しいです🙇🏻‍♀️ (き)と(く)です。

14 2022年度 物理 立教大理 (2/6) VI.次の文を読み、下記の設問1.2に答えよ。 解答は解答用紙の所定欄にしるせ 電場や磁場の影響を受け, xy 平面上を運動する荷電粒子を考える。 図1のように, y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場がかかっているとする。質量m, 電気量g(g > 0) の荷電粒子が時刻 t = 0 に原点から初速度v=v, 0 ) ( 0 ) で運動を開始した。時刻でのこの粒子の位置は である。 (x, y) = ( い ) 立教大理(2/6) max= お ma か 2022年度 物理 15 となる。このことから,この粒子の運動は, by 座標系に対し一定の速度 (きく で運動する観測者から見ると円運動であることがわかる。 この粒子が xy 平面上に描く軌 道をCとする。 また, 質量m 電気量gの荷電粒子が原点Oから初速度 =(0.0)で運動する場合の軌道を C' とする。 このとき、CはAである。 ~くにあてはまる数式をしるせ。 文中の空所 A にあてはまる記述としてもっとも適当なものを、次のaf から 1つ選び、その記号をしるせ。 初に y 軸を通過するときの時刻はt= 図2のように, xy 平面に垂直に, 紙面の裏から表に向かって、磁束密度B の一様な磁 場がかかっているとする。 質量m, 電気量 gg > 0) の荷電粒子が時刻 t = 0 に原点 0から初速度v=v,0) > 0) で運動を開始した。 この粒子が運動開始後に最 1. 文中の空所 う で、そのときの座標は (x,y) = (0, え ) である。 図3のように, y 軸方向正の向きに強さE の一様な電場と, xy 平面に垂直に紙面の裏 から表に向かって、磁束密度 B の一様な磁場の両方がかかっているとする。 質量m,電 気量g(g> 0) の荷電粒子が時刻 t = 0 に原点から初速度 = (0,0)で運動を 開始した。 この粒子のx軸方向, y 軸方向の速度をそれぞれ Ux, Uy, 加速度をそれぞれ Qs, ay とすると,運動方程式は y a.Cと同じ b. Cをx軸に対して反転させたもの C. Cをy軸に対して反転させたもの dCを原点Oを中心として反時計回りに90°回転させたもの e. Cを原点Oを中心として180°回転させたもの 4.Cを原点Oを中心として反時計回りに270°回転させたもの 1. MA や ド 図1 E ひ O 0 B B 図2 図3

この問題の解答の図のローレンツ力や電流の向きが分かりません。右ねじですか？フレミングですか？教えてください。

チェック問題 4 回転する導体棒 ☆ 図のように、裏→表向きの一様な磁束 密度Bの磁場中に長さの4本の導体 棒と円形リングでつくった車輪がある。 い ま、このリングに外力F を作用させて, 反時計回りの一定角速度 ω (1秒あたり の回転角)で回転させている。 この車輪 には図のように抵抗Rがつけられてい る。 すべての摩擦や R以外の抵抗は無視できる。 やや 15 分 Aw R OB (1)各導体棒に発生している起電力の向きと大きさ V を求めよ。 (2) 抵抗 R を流れる電流 (右向き正) を求めよ。 (3) 外力 F の大きさを求めよ。

(7)の模範解答が(m+M)g/kになっているのですがどうしてか分からないので教えていただきたいです。 私は(M-m)g/kかと思いました。 あと、⑼の途中式も教えていただきたいです。

0000000000000000 【B】 なめらかに回転する軽い定滑車に, 軽い糸をかけ, 一端に質量mの小球 P, 他端に 質量 M(M>m)のおもり Qをつり下げた。 次に, P と床の間を, ばね定数kの軽いばねで 鉛直方向につなぎ, P, Q をつりあいの位置で静止させた。 ばねが自然の長さになるときの Pの位置を原点(x=0)として,鉛直上向きに x 軸をとる。また, 重力加速度の大きさをg とする。 (7) P, Q が静止しているときの, P の位置を求めよ。 IC m M (7)の状態からP を引き下げて静かにはなすと, P は糸がたるむことなく単振動をした。 (8) P が位置 x にあるときのPの加速度を α, 糸の張力の大きさをTとし,P, Q のそれぞれの運動方程式を示せ。 ただし,Pは鉛直上向き, Qは鉛直下向きを正とする。 (9)Pの単振動の角振動数を求めよ。 (10) 糸がたるまないためには, P をはなす位置がいくらよりも上であればよいか。

なにがどうなってこの式になったのか分かりません。

I わる、 以下の空欄にあてはまるものを各解答群から選び, マーク解答用 紙の該当欄にマークせよ。 図1のように, z軸の正の向きに一様であるが時間とともに変化する磁 場をかける。この中に,長さLで絶縁体の細い糸の一方の端を磁場中の ある点0に固定し,もう一方の端に質量 M, 正の電荷 +α を持つ粒子を つなぐ。 時刻 t <0 のある時刻に. 糸が磁場と垂直に張った状態で,粒子 を磁場と糸に垂直な方向に初速で打ち出した。 粒子は磁場と垂直な平 面上を, 2軸の正の方から見て時計まわりに半径Lで円運動した。 粒子 の円に沿った運動については,粒子の運動の向きを正の向きとする。 円周 率をとし,粒子にはたらく重力は無視してよい。 +9 Bo 図1 B Bo ( 1 + kt ) t 問1時刻t<0では一様磁場の磁束密度は一定値であった。 このとき, Boであった。このとき, 糸がたるまずに等速円運動することのできる粒子の速さの最小値を Vo, 角速度を wo とすると, vo は (1) と表される。たとえば, Bo=1.0T として,回転している粒子が陽子と同じ質量 M=1.7×107kg と電荷 g=1.6×10-1Cを持つ場合, 角速度 wo は、 (2) rad/s となる。 ただ て,粒子の速さは光速よりも十分に小さいものとする。 時刻 t < 0 で粒 子に初速v=3v を与え, t>0では磁束密度をB=Bo(1+kt) (kは正 ω

このモーメントの釣り合いは何が間違っていますか？

物 解答番号 1 25 理 第1問 次の問い (問1~5) に答えよ。 (配点 25 ) 問1 図1のように,一端Bをなめらかに回転する小さな蝶番(ちょうつがい)で剣道 な壁に取り付けた質量 M, 長さ の一様な剛体棒 AB の他端 A に,長さの糸の 一端を結び付け, 糸の他端を鉛直な壁のP点に固定して,紙面が示す一つの鉛直 面内で剛体棒 AB を静止させた。このとき,B点と蝶番の鉛直上方にあるP点と の間の壁面に沿った距離は1であり,蝶番の大きさは剛体棒 AB の長さに対して 無視できるものとする。糸の張力の大きさを表す式として正しいものを後の ~⑥のうちから一つ選べ。ただし,重力加速度の大きさをgとし,糸は軽くて伸 び縮みしないものとする。 1 I cos 30°. Tsin30° = + cos 30°- My 壁 Mg 2 √3 Mg 2 P lcos30- ・Tsin30° 60° A 30° 'B' ② 蝶番 160° 130° 11/105300 2 図 1 Mg ST Mg /3 Mg √2 √3 Mg -62-

物理の質問です。 面が粗い回転テーブルの上に小物体を置き、回転テーブルを等速円運動させると、小物体も等速円運動をしますよね。この時、向心力は摩擦力になりますが（そもそも小物体には摩擦力しか働いて居ないので他の力は向心力にはなりえないですよね^^;）、これはなぜでしょう... 続きを読む