(3)の運動エネルギーの総和の問題で、なぜ2枚目のように解いてはいけないのですか。A,B,C,D全て同じ速さだと思うのですが...

必解 30. <あらい板上の物体の運動〉 物体 D (2m) 物体A(2m) 物体B(3m) 机 物体 C (m) 図のように, 水平な机の上に直方体の物体Aを置 その上に直方体の物体Bをのせる。 Bには物体 Cが, Aには物体Dが,それぞれ糸でつながれてお り,CとDは, 机の両側にある定滑車を通して鉛直 につり下げられている。 A, B, C, Dの質量は,そ れぞれ, 2m〔kg〕, 3m[kg], m 〔kg〕, 2m [kg] であ る。机とAの間の摩擦はないが, AとBとの間には摩擦力がはたらく。 初めにAとBを手で 固定してすべてを静止させておき, 静かに手をはなして運動のようすを観測する。 運動は紙 面内に限られるものとし, また観測中にBがAから落ちることや, Aが机から落ちることは ないものとする。滑車はなめらかで軽く, 糸は軽くて伸び縮みせず、たるむことはないもの とする。空気抵抗は無視し, 重力加速度の大きさをg 〔m/s'] として次の問いに答えよ。 BはA上をすべらずに,Aといっしょになって机の上を左へ運動する場合について考える。 (1) このときのAの加速度の大きさを求めよ。 (2)このときのAとBの間にはたらく摩擦力の大きさを求めよ。 (3)Dがん 〔m〕だけ落下したときの, A, B, C, D の運動エネルギーの総和を求めよ。 次に,Bは机の上の同じ場所に静止したままで, Aが左に運動する場合を考える。 (4) この場合の, AとBの間の動摩擦係数を求めよ。 (5)Dがんだけ落下したときの, A, B, C,D の運動エネルギーの総和を求めよ。 最後に,Aは左へ運動しBが右へ運動する場合を考える。ただし、このときのAとBの間 の動摩擦係数を1/3として、次の問いに答えよ。

重要問題集　物理　71 問題を解く上では必要がないのかもしれませんが、どうしても初期状態でのピストンにかかる力のつり合いが気になります。 自分で立てた式では、 P0S=M0g+P0S となってしまい、M0が0になってしまいます。 そもそも大気圧がかかる面積... 続きを読む

(火) 54 ⑨ 気体分子の運動と状態変化 必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 物体 M [kg] 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直にピストン Mo[kg]- 立てられている底面積 S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo [kg] のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho 〔m〕 からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g[m/s] とする。 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ h[m] ho〔m〕 初期状態単原子分子 状態 2 理想気体 図 1 To [K], 気体の圧力が大気圧と同じPo [Pa〕, ピストンの高さがん 〔m〕 である。 まずビ ストンの上に質量 M [kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し, 高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。 状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し, 高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり,この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 [Pa] (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4)状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのか-V図を図2にかけ。 (6)このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 図2 V[m³] (8)M=2Mo, Mo- PoS g h=2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕 B 応用問題 ◇72. 〈半透膜で仕切られた2種類の気体〉 思考) 図1のようにピストンのついた 2 領域 1

右ページ黄マーカー部分について、なんでmω²=Kと置くのかが分かりません。単振動定数みたいな感じでKのまま答えに書くのか、それともKは問題では与えられててそれを元にmやωを求めていくのかなーって色々考えたんですけど分かりませんでした。解答お願いします！

4 データ ③ 周期 Tとその求め方 周期Tとは,単振動に対応する円運動が1周回るのにかかる時間 のことだ。円運動の角速度w (1秒あたりの回転角)は,この周期を用いて、 さて、 ②式と④式に共通して入っているものは何かな? えーと、 ②式と④式には共通の A sin wtが入っています。 2 [rad] 回転する w (rad/s) = T [s]間で かくしんどうすう と書けるね。 このωのことを単振動では角振動数という。 逆にこの式より、 周期 T は、 角振動数w を使って, 2π T= w そうだ。 ここから式変形が続くけど,一つひとつ丁寧に追ってね。 ②式を, A sinwt=xxo として,これを④式に代入すると, a=-ω'(x-x) ………⑤ となるね。 この⑤式は, 時刻によらず、いつでも成り立つ式だね。 ここで、この式の両辺に質量m を掛けてみると, ma= -mω^(x-x) ・・・ と書くことができるね。 さて、図6のように, 半径Aで角速 度ωの円運動を真横から見た単振動を 考えよう。 円運動が点Pを通過した瞬 間を時刻 t = 0 とする。 このとき対応 する単振動の (中) の位置 P′の座標を x=xとしよう。 時刻で円運動は点 Qを通過するが,このときまでの回転 角はwfとなっている。 このときの単 振動の位置Q′の座標は、図6より, さらに、この⑥式の右辺の係数をmw²=(定数K) ...... ⑦ とおくと, ma = -K(x - ): ......(8) wt: LAW となるね。 この⑧式は何を表しているかな? wt [00] =Asinwt...... ② Asinw P'Q間の距離 図6 となっているね。 左辺が ma・・・あ 運動方程式です! そのとおり。 この式はまさに単振動の運動方程式となっているね どうやって,この式から周期を求めるんですか? まず, 物体が座標 x (0) にあるときに運動方程式を立てて⑧式の形に もっていくと,とKが出るでしょ。このとき, ⑦式から,角振動数 また、このときの単振動の速度vと, 加速度α は, 円運動の接線 方向の速度Aw と, 向心加速度 Awをそれぞれ真横から見たものと w= K km ⑨ が求まる。 wが求まれば、 ①式より, して、図6より, T= =2L=2 mm Aw coswt. ③ a = Aw'sin wt....④ ここまでの話は長かったけど. 物理では公式を導く過程が大切 だから、一つひとつ確認してね 右向き正より ⑨より となっているね。 ここまで, じっくりと図6とニラメッコして もう となって, 単振動の周期 Tが求まるんだ。 CS度速canner でスキャン 第17章単振動 | 221

(2)の後半の｢遠心力が重力より勝っていればたるまない｣から、(遠心力)≧mgという式だと考えたのですが、解答では(張力)≧0となっていてそれが何故か分かりません。θ=180°において張力がある場合下向きに力が働くと思い、だとするとたるんでしまうと考えています。解説お願いします！

チェック問題 2 振り子の円運動 糸の長さ おもりの質量mの振り 子がある。 おもりに最下点で初速度 v を与えた。 標準 6分 (1) 振れの角が0のときの糸の張力T を求めよ。 (2) 糸がたるまずに1周するには vo はいくら以上必要か。 解説 (1) 《円運動の解法》 (p.191) で解く。 STEP 1 中心は点O 2 半径1, 3速さ” M m 45 は未知。 さぁ、どうやって求める? 速さときたらエネルギー。 いまは, 摩擦熱は出てな いから《力学的エネルギー 保存則》 (p.162) ですよ。 ☐ キミの言うとおりだ。 式を立てると, Vo mg 2 = mvo -m² + mg/l(1-cos 0 ) 遠心力 図 a よって、v=√vo2-2gl(1-cose) STEP 「回る人」から見て,遠心力 m を作図 STEP 3 重力を半径, 接線方向に分解しよう。 ここで糸は伸び縮みしない ね。このことから,半径方向には確実に力のつり合いが成り立つので, v² T T = mg cos0 + v² ② mT ②に①を代入すると, Vo 2 - T=m + g(3 cosa - 2)} ...... CS CamScanner でスキャン 第15章円運動 | 193

電流がX→Yに流れる、というのはどこから判断できるんですか？

出題パターン 磁束を切る導体棒 鉛直上向きに、磁束密度B(Wb/m²= N/(A・m)) の一様な磁界がある。 磁界と (rad) の角をなす斜面上に、2本の長い 直線導体 aa bb' が平行に間隔 [m)だ け離れて置かれている。 長さ(m) 質量 (kg)、抵抗値R (Ω)の金属棒の両端X, So Yが、それぞれ導体 aa, bb'に接し、導体と常に直角を保ちながら、なめ らかに動くものとする。また、導体の上端部a. bにはスイッチ S. Sa 抵抗値'(Q)の抵抗がつながれている。重力加速度の大きさを g(m/s) とする。 (I) はじめに S を閉じた。電源の電圧をF(V)にして、金属棒を支える 手を静かに放したところ、 金属棒は動かなかった。 (1)金属棒が磁界から受ける力の大きさ(N) をFを含む式で表せ。 (2) 金属棒に働く力のつりあいの条件によりgを含む式で表せ。 ま たから見てbの電位は高いか低いか。 (Ⅱ) 次に, S, を開き、 S を閉じて十分時間がたったところ、 金属棒は速 さu (m/s)の等速運動をした。 (3)回路に生じる誘導起電力の大きさ(V) を を含む式で表せ。 また 金属棒を流れる電流の向きはXY, Y→Xのいずれか。 (4)をg を含む式で表せ。 (5) 等速運動をする金属棒に対し、重力のする仕事率P (W) はいくらか。 (6) このとき、回路全体の抵抗で1秒間に発生するジュール熱Q(J)はい くらか。

至急です！(1)が解説読んでも理解できません🥲 教えて欲しいです🙇‍♀️

39. 斜面上のつりあい [知 傾き 45°のなめらかな斜面の下端にばね定数 49N/m の軽いばねの一端をつけ, 他端に質量 0.20kgのおもりをつけて斜面で静止させた。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) おもりが受ける弾性力の大きさ F [N], 垂直抗力の大きさN [N] を求めよ。 (2) ばねの自然の長さからの縮みx [cm] を求めよ。 0.20 kg 49 N/m, m \45

至急です！解説がいまいち理解できません💦 教えてください！

38. 力のつりあい 重さ W[N] の荷物に2本のひもをつけ、2人の人がこのひ もを持って支えるとき 2本のひもは鉛直線と 45°, および 30° をなした。 各ひもが引 力の大きさ F1 [N], F2 [N] を求めよ。 Fix F2: 45°30° F F2

至急です！！ (2)の問題の解き方が分かりません。 ピンクのマーカーが引いてあるところが特に分からなくて、、！

リードC 例題 16 斜面上のつりあい 第3章力のつりあい 解説動画 ➡39, 40, 41 35 傾きの角30°のなめらかな斜面上に質量 2.0kgの物体を置き, 一端を固定した糸 が斜面に平行になるように物体につけて支えた。重力加速度の大きさを9.8m/s2 と する。 (1) 物体にはたらく重力の大きさ W[N] を求めよ。 (2)物体にはたらく糸の張力の大きさ T [N],垂直抗力の大きさ N[N] を求めよ。 2.0kg 30° 指針 重力Wを斜面に平行な成分, 垂直な成分に分解し,それぞれの方向のつりあいの式を立てる。 √3 解答 (1) 「W=mg」 より 2 W=2.0×9.8=19.6≒20N (2)物体にはたらく力は,重力 W, 垂直抗力 N, 糸の張 カTである。 Wy=Wxv -=9.8√3 =9.8×1.73=16.954≒17 それぞれの方向の力 のつりあいより T=Wx=9.8N N=Wy≒17N N T M 解法1 重力を図のように Wx, Wyに分解する。 直角 三角形の辺の長さの比より Wx:W: W=1:2:√3 よって Wx=Wx ×1/2=19.6×1/2=9 解法2 それぞれの方向 この力のつりあいより T=19.6sin30°=9.8N N=19.6cos30°≒17N 決める。 30° 2/30-3 ② ww

このF1、F2の合力を求めるんですが、 この考えはなんでダメなんでしょうか

(1) F2 20 N 120° 0 10 N TE

解説読んでも分かりません、 物理苦手なので簡単に解説お願いします🙏

38 力のつりあい 重さ W[N] の荷物に2本のひもをつけ, 2人の人がこのひ もを持って支えるとき、2本のひもは鉛直線と 45° および 30° をなした。 各ひもが引 力の大きさ F1 [N], F2 [N] を求めよ。 bull 例題15 F 45°30° F