この問題の解説なんですが、解説右側の6行目の右辺の分母がV’になる理由がわかりません。 はじめにフラスコ内にあった空気の質量の何倍かを問われているなら、はじめにフラスコにあった体積Vを分母にもってくるのではないのですか？

子の分子量を28, アボガドロ定数を 6.0×1023/mol, 気体定数を 8.3J/ (mol (1) 窒素分子1個の質量は何kgか。 (2) 7℃における窒素分子の二乗平均速度は何m/sか。 √249 5.0 として計算せよ。 (3) (2) の速さの窒素分子1個が, 容器の壁に垂直に弾性衝突をしてはねかえるとき, 壁に与える力積の大きさは何N･sか。 (4) 窒素分子が,(3)と同じ条件で容器の壁に衝突する。 1.0×10 Pa(1気圧)の圧力が 生じるためには、壁の面積1m²あたりに、毎秒何個の窒素分子が衝突すればよいか。 ヒント (2) 二乗平均速度√は、気体定数をR,絶対温度をT,アボガドロ定数を 例題 39 NA,分子1個の質量をmとして、ア と表される。 発展例題24 ボイル・シャルルの法則 「発展問題 297 口の開いたフラスコが,気温 〔℃〕, 圧力 p, [Pa] の大気中に放置されている。このフ ラスコをt〔℃〕までゆっくり温めた。次の各問に答えよ。 18 (1) このとき, フラスコ内の空気の圧力はいくらか。 (2) 温度が t〔℃〕 から t〔℃〕になるまでに。 フラスコの外へ逃げた空気の質量は,はじ めにフラスコ内にあった空気の質量の何倍か。 SKE 指針 一定質量の気体では,圧力か,体積 pV V, 温度 T の間に, =一定の関係 (ボイル・ シャルルの法則) が成り立つ。 フラスコの外へ逃 げた空気も含めて, この法則を用いて式を立てる。 解説 (1) フラスコは口が開いており, 大気に通じているので, フラスコ内の空気の圧 力は大気圧に等しい。 したがって〔P〕 (2) フラスコの容積をV[m²] とし, 温める前の [℃], pi [〔P〕,V[m²]のフラスコ内の空気が、 温めた後, t〔℃〕, p [Pa], V'[m²] になったと する。 ボイル・シャルルの法則の式を立てる と. 3RT Nam DIV 273+t₁ P₁V' 273 + t2 273+t2_ 273+t₁ これから, V' = VX フラスコの外に逃げた空気の体積 ⊿Vは, t₂-t₁ 4V=V'-V=Vx 273+₁ AD 温める前にフラスコ内にあった空気の質量を m, 外に逃げた空気の質量を⊿m とすると, 4m AV が成り立ち , V' m Am m VX VX - 273+t₁ 273+tz 273+t₁ t₂-t₁ 273 + t2 倍

（1）です。 浮力＝おしのけた水の量なので、 答えはρ0Vgだと思ったのですが、ρVgでした。 なぜですか？

発展例題8 浮力の反作用 図のように,質量Mの容器をはかりの上に置き,体積 Vo の 水を入れて,体積Vの木片を静かに水に浮かせた。 水の密度を Po, 木片の密度を ρ, 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 木片が受けている浮力の大きさを求めよ。 2\m8.ℓちも大 (2) 木片全体の体積Vに対する水面から出ている部分の体積 の比率を求めよ。 (3) 容器がはかりから受けている垂直抗力の大きさを求めよ。 Com 指針 木片は重力と浮力を受けて静止して おり,それらの力のつりあいの式を立てる。 また, 木片が受ける浮力の反作用として、水は木片から 力を受けている。 解説 0.0 (1) 木片が受ける力のつりあいか ら,浮力をfとすると,運動 f-eVg= 0 f=pVg (2) 木片の水中にある部分の体積をVwとする と浮力は, f = pVwg となる。 (1) から, PoVwg=pVg Vw=V Po 求める比率は, V-Vw V V-VA Po V Po-P Po 木片 水 (3) 水と容器を一体の ものとして考えると, その重力は (M+pVo)g, 浮力の 反作用はpVg で鉛直 下向きに受けている。 ◆発展問題 127 11 HVIS pVg N- (M+poVo)g-pVg=0 N = (M+pVo+eV)g (M+PV はかりから受ける垂直抗力をNとすると,こ らの力のつりあいから をする ■ 別解 (3) 木片, 水, 容器を一体のもの 130 して考えると、重力と垂直抗力Nのつりあい 大ら,N=(M+pVo+pV)g 車の 重無( 12 | 121 122 123

答えの意味がわかりません。なぜ押しのけている流体の体積がVではないのに、浮力の大きさがρVgとなるのですか？写真の(1)です。

浮力の反作用 発展例題 7 図のように,質量Mの容器をはかりの上に置き,体積Vの 水を入れて、体積Vの木片を静かに水に浮かせた。 水の密度を Pory 木片の密度を ρ, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 木片が受けている浮力の大きさを求めよ。 (2) 木片全体の体積Vに対する水面から出ている部分の体積 の比率を求めよ。 (3) 容器がはかりから受けている垂直抗力の大きさを求めよ。 木片は重力と浮力を受けて静止して 指針 おり、それらの力のつりあいの式を立てる。 また, 木片が受ける浮力の反作用として, 水は木片から 力を受けている。 (1) 木片が受ける力のつりあいか 「解説」 浮力をfとすると、 f-pVg=0 f=pVg (2) 木片の水中にある部分の体積をVw とする と,浮力fは,f= poVwg となる。 (1) から, PoVwg=pVg 求める比率は, Vw=_v Po V-Vw V = V-e-v Po V P₁-P Po 木片 水 (3) 水と容器を一体の ものとして考えると, その重力は S (M+po Veg, 浮力の 反作用はpVg で鉛直 発展問題 82 NpVg (M+p,Vo) 下向きに受けている。 はかりから受ける垂直抗力をNとすると,こ らの力のつりあいから, N-(M+pVo)g-pVg= 0 N = (M+pVo+pV)g 別解 (3) 木片, 水, 容器を一体のもの して考えると, 重力と垂直抗力Nのつりあい ら,N= (M+pVo+pV)g

答えの意味がわかりません。なぜ押しのけている流体の体積がVではないのに、浮力の大きさがρVgとなるのですか？写真の(1)です。

浮力の反作用 発展例題 7 図のように,質量Mの容器をはかりの上に置き,体積Vの 水を入れて、体積Vの木片を静かに水に浮かせた。 水の密度を 木片の密度を ρ, 重力加速度の大きさをgとする。 Po, (1) 木片が受けている浮力の大きさを求めよ。 (2) 木片全体の体積Vに対する水面から出ている部分の体積 の比率を求めよ。 (3) 容器がはかりから受けている垂直抗力の大きさを求めよ。 針 木片は重力と浮力を受けて静止して おり、それらの力のつりあいの式を立てる。また, 木片が受ける浮力の反作用として,水は木片から 力を受けている。 解説 (1) 木片が受ける力のつりあいか ら, 浮力をfとすると、 f-pvg=0 f=pVg (2) 木片の水中にある部分の体積をVw とする と 浮力 f, f = po Vwg となる。 (1) から, PoVwg=pVg Vw=f-v Po 求める比率は, V-Vw V = V-e-V Po V = Po-P Po 木片 水 (3) 水と容器を一体の ものとして考えると, その重力は NH 発展問題 82 (M+poVo)g, 浮力の 反作用はpVgで鉛直 下向きに受けている。 はかりから受ける垂直抗力をNとすると, こ らの力のつりあいから N pVg N-(M+p.Vo)g-pVg= 0 N = (M+pVo+pV)g (M+poVo) (E) 49 別解 (3) 木片, 水, 容器を一体のもの して考えると,重力と垂直抗力Nのつりあい ら, N = (M+pVo+pV)g

解説では、遠心力で考えていますが向心力で考えた時の途中式を教えてください。

発展例題16 斜面上の物体と慣性力 図のように,摩擦のない溝がある, 水平面となす角が0の斜面 回転軸 をもつ台を点Qを通る鉛直な軸のまわりに一定の角速度で回転 ) させる。質量mの物体が、回転軸から距離rの点Pに置かれてい るとき, 物体がすべり落ちないための最小の角速度を求めよ。 た支 だし,重力加速度の大きさをgとする。 指針 台とともに回転する座標系 (観測者 の立場) を基準に考える。 物体には,重力, 垂直抗 力, 遠心力がはたらき, 垂直抗力 最小の角速度では,そ れらの力はつりあって いる。 mg sin 10 mrw² coso 遠心力 mrw² -mg mg sin0 — mrw² cos0=0 JERN @= 解説 求める角速度をωとする。 台ととも に回転する観測者には,物体に図のような力がは たらくように見える。 斜面に平行な方向の力のつ L (D) TE 111 りあいから, g 8. 円運動 103 20 発展問題 215, 216 -tan0 P 第Ⅱ章 力学Ⅱ

この問題の螺旋運動というのは①ですか？②ですか？ もし②ならx軸上の点に戻ってこないと思うのです

O 2 A 250 t

D側のq1が負、q2が正、q3が負になる意味がわからないです。 何故ですか？

発展例題42 コンデンサーを含む複雑な回路 物理 図の回路において,Eは内部抵抗が無視できる起電力 9.0 Vの電池, R1, R2 はそれぞれ 2.0kΩ, 3.0kΩの抵抗, C1, C2, C3 はそれぞれ 1.0μF 2.0μF, 3.0μF のコンデンサーで ある。はじめ,各コンデンサーに電荷はなかったものとする。 (1) 十分に時間が経過したとき, R, を流れる電流は何mAか。 (2) 各コンデンサーのD側の極板の電荷は何μC か。 指針 (1) コンデンサーが充電を完了し ており、抵抗には定常電流が流れる。 (2) 電気量保存の法則から、各コンデンサーに おけるD側の極板の電荷の和は0である。 解説 (1) R1, R2 を流れる定常電流をI とすると, I= (Iの計算では, V/kΩ=mA となる) (2) 図のように,各コンデンサーの極板の電荷 を Q1, Q2, Q3 〔UC〕 とする。 はじめ各コンデンサ の電荷は0なので、 電気量保存の法則から. -g+Q2-93=0 ...① R, の両端の電圧は, C.. C の電圧の代数和に 等しく, R2 の両端の電圧は, C3,C2 の電圧の 代数和に等しい。 したがって, 9.0 2.0+3.0 =1.8mA 2.0kΩ 1.8mA A 3.0μF +qi 1.0 μF 9₁ 2.0×1.8= 3.0×1.8= R₁ C1 +93 D 91 93 1.0 3.0 19. 電流 245 93 93 92 + 3.0 2.0 発展問題 500 C D 3.0k R2 C2 92 +q22.0μF B B 式 ②,③は, μC μF となる。 =V 式 ①,②, ③ から, α=4.8μC, g2=8.4μC, g3 = 3.6μC C: -4.8μC, C28.4μC, C-3.6μC

これmgsinθ＝mrω2乗としてはダメなのでしょうか

↓ 2.0m/s 発展例題16 斜面上の物体と慣性力 図のように,摩擦のない溝がある, 水平面となす角が0の斜面 をもつ台を,点Qを通る鉛直な軸のまわりに一定の角速度で回転 させる。質量mの物体が, 回転軸から距離rの点Pに置かれてい るとき,物体がすべり落ちないための最小の角速度を求めよ。た だし,重力加速度の大きさをgとする。 指針 台とともに回転する座標系(観測者 の立場) を基準に考える。 物体には,重力, 垂直抗 力, 遠心力がはたらき, 垂直抗力 最小の角速度では,そ れらの力はつりあって いる。 ZEMER mg sino TO mrw²cose 遠心力 mrw² -mg TATTI Kat W= mgsino-mrw²cos0=0 Ho 解説 求める角速度をωとする。 台ととも に回転する観測者には, 物体に図のような力がは たらくように見える。 斜面に平行な方向の力のつ りあいから, g 8 円運動 103 発展問題 215,216 tan 0 回転軸 P 第Ⅱ章 大学工

(3)がわかりません

244 V章 電気 発展例題40 電位差計 物理 A 図において, ABは長さ1.0m, 抵抗値40Ωの一様な太 さの抵抗線, R1, R2 はそれぞれ10Ω, 5.0Ωの抵抗である。 接点CがAC=30cmの位置にあるとき, 検流計には電流 が流れず, 電流計には 0.10Aの電流が流れた。 (1) AC間の電圧降下はいくらか。 指針 (1) 一様な太さの抵抗線では,抵 抗値はその長さに比例する。 また,電圧降下V は,V=RIと示されるので, 抵抗値と同様に, 電圧降下も抵抗線の長さに比例する。 (2) 検流計に電流が流れないとき, R2 による電 圧降下はないので, キルヒホッフの第2法則か ら、AC間の電圧降下は電池E2 の起電力に等 しい。 なお、図のような回路は電位差計とよば れ, 電池の起電力の測定に利用される。 A (3) E2 の起電力とAC間の電圧降下を比較し, 電流の向きを考える。 H E1 E2 + 発展問題 497 R2 (2) 電池 E2 の起電力はいくらか。 (3) 接点Cを点Bの側に少し動かすと,検流計にはどちら向きの電流が流れるか。 解説 (1) AB 間の電圧降下 VAB は, オー ムの法則 V=RI から, VAB=40×0.10 = 4.0V AC間の電圧降下を VAC とすると,その大きさ は抵抗線の長さに比例する。 AC AB R₁ 0.30 1.0 -=1.2V VAC = VABX- =4.0× (2) E2 の起電力は Vac に等しい。 1.2V (3) 接点CをB側に動かすと, E2 の起電力より も電圧降下 Vac の方が大きくなる。したがっ て、検流計には, 図において右向きの電流が流 れる。

この問題では、向心力はないのですか。

発展例題19 円錐容器内の運動 z軸を中心軸とする頂角20の円錐状の容器がある。 容器の内 側に質量mの小球があり, 容器の底にある小さな穴を通して, 質 量Mのおもりと糸で結ばれている。 小球は,穴から円錐の側面に為 沿って距離Lの位置を保ち、 容器内のなめらかな斜面上を速さひ で等速円運動しており, おもりは静止している。 糸と容器との間 に摩擦はなく,重力加速度の大きさをg とする。 小球の速さひ を m, M, L, 0, g を用いて表せ。 (筑波大) 指針 小球とともに回転する観測者には, 距離Lが一定なので,小球は,重力,糸の張力, 垂直抗力,遠心力を受けて, 力がつりあって静止 しているように見える。 円錐の側面に沿った方向 の力のつりあいの式を立てる。 なお, 静止した観 測者には,小球は重力, 糸の張力,垂直抗力を受 けて,等速円運動をするように見える。 解説 小球とともに回転する観測者を基準 に考えると, 小球には図のような力がはたらく。 糸の張力は, おもりが受ける力のつりあいから, biant Mg である。円運動の半径 垂直抗力 はLsind なので,遠心力 の大きさはmv²/ (Lsine) となる。 円錐の側面に沿っ m 発展問題 211, 216 z (S) た方向の力のつりあいから, Mg vo² 2 L sine sine 10 -mg cose-Mg=0 Vo=. IO L m (1) OM (M+m cos0) g m m Vo 2 vo² Lsine sin 2 vo² Lsine m mg M mg cose