解き方を教えてください。丁寧目に書いてくださると有り難いです。

pa -×0= 0 M3 X; = r cos 0 prdrd0 = ; p r2 dr [sin 01 = cos 0 d0 = =x pa3 ×0=0 「M3 1 p r sin 0 prdrd0 = M r2 dr M. [- cos 0] = Yc = sin 0 de = *y よって、重心は。= (0,0) 重心の計算(多重積分) *例題5質量がMで、密度が一様な、底面の半径a、高さが bの 円錐の重心 a-fe r dr M = pdxdydz = de dz = cb ca- r2r X; = r cos0 pr dO dr dz = …= 0 = 0 =x rb ra- r2m 1 Yc = TT r sin 0 pr d0 dr dz = … = 0 cb ca- c2r ZG = (宿題) z pr de dr dz = …→ JaJJA… まとめ * 大きさのある物体の重心を定義して、重心の位置を計算した。 * 地上での重力が大きさのある物体に働く場合、物体の各点で重力が働動くた め、つり合いを議論するとき、その重力の総和を計算する必要がある。 * 大きさのある物体に働く重力の総和は、その物体の重心に全ての重力が働 いた場合とつり合いの式は同じになる。 【宿題11質量M、密度が一様で十分に薄い2辺の長さがaの 直角に等辺三角形の重心を求めよ a a 【宿題2]質量M、密度が一様で十分に薄い半径aで2辺の間 の角が45度の扇型(円を8等分したもの)の重心を求めよ 【宿題31質量M、密度が一様で底面の半径がa、高さが の円錐の重心を求めよ。 (45° a * 宿題1、2、3を解きレポートを提出してください。 締め切りは4月24日の23時59分です。 補足:ベクトルの内積 A-B * AとBのなす角0、大きさ4,B 向きを持たない A.B= AB cos 0 ベクトルのx成分,y成分,z成分 A, = A-e, A, = A· ēy. A-B= A,B,+ AyBy +A,Bz A, =A-。 Ax x軸 ,,。:単位ベクトル = (1,0,0), é, = (0,1,0), é, = (0,0,1) |= | = le|=1, = ,.。 = é,. é, = 0 *分配法則:A-(B +¢) = A· E+ A-¢は成り立つので、 A-B= (A,,+ Ayé, + Azē,). (B,ē, + B,é, + B,ē.) = AxBx + A,B, + A,B。 12

高校物理の電磁気（コンデンサー）の問題です。 とても苦戦してます。得意な方教えてくださいお願いします。

G |+QL R B 誘電率を H 平行平板コンデンサーが端子GとHの間に接続されており,端子G'とHの間には電 池と抵抗(抵抗値 R)が直列に接続され,端子G”とH°の間には抵抗(抵抗値 R)が接続さ れていた(図参照)。コンデンサーの電極AとBの面積はSで,その電極間隔はdである とする。電極間は真空であり,真空の誘電率をsとする。まず,端子GとHを,端子G'と Hにそれぞれ接続すると、電流が流れ, 電極 A とBにそれぞれ電荷 +Qと-Qが蓄えら れ,電極AとBの間の電位差は となった。 次に,端子GとHから端子G'とH'を, それぞれ切り離したのち,電極Bを固定したま ま,電極Aを,手をつかって一定の力Fで図の下方にゆっくりとょだけ動かした結果,電 極間隔がdからdーxとなった。このとき、,手がした仕事は であった。この力Fは電極Aに蓄えられた電荷+Qが、電極Bに蓄えられた電 荷-Qによって生じた電界(強さE)から受ける静電気力と見なすことができる。この電界 の強さどは、電極AとBの間の電界の強さEの5 さらに、電極AとBの間隔を4-xに保ったまま,端子GとHを端子G'とHに,それぞ れ接続した。このとき,電流が流れ,電極A に潜えられた電荷は 最後に、端子GとHを,端子G'とHからとりはずし,それぞれ端子G”とH"に接続した。 接続してから,十分時間がたつまでに,端子G'とH°の間の抵抗で発生したジュール熱 7 となり,電極AとBの間の電界の強さEは 2 3 であり,Fの大きさは 4 倍である。 だけ変化した。 6 は であった。

Fの答えなのですが、1の部分を通分して(l-d/l)mgとしたのですがバツになりますか？

基本例題 19 棒奉のつりあい ト91,92,93 長さ1の軽い棒の一端Aを鉛直なあらい壁にあて, 他端 C Bと壁面Cを糸で結ぶ。この棒に質量 mのおもりをAか ら距離dの点Pに下げたら, 棒は水平で糸は棒と 30° の角 をなしてつりあった。このときの,糸の張力の大きさT, A端にはたらく摩擦力の大きさ F, 垂直抗力の大きさNを, 重力加速度の大きさをgとして求めよ。 糸 30° B P d m 指針 Aのまわりの力のモーメントのつりあい, 鉛直方向,水平方向の力のつりあいを考える。 解答 棒には図の力がはたらく。 張力Tを水平, 鉛直方向に分解する。 力の作用線が集中してい る点Aのまわりの力のモーメントのつりあいの式より T×I-mg×d=0 T= 2mgd 3 -T 2 2 鉛直方向の力のつりあいの式を立て, Tを代入すると T -T F +-T-mg=0 F N A ;30° 2mgd _mg(1-4) B ドーmg-号x2mped mo(1-9) 水平方向の力のつりあいの式を立て, Tを代入すると V3、 mg 1 d N-アー0 N-x 2mpd _/Smpd V3 2mgd_V3 mgd N="

(1)で分子が1回の衝突で受ける力積が負になる理由が分かりません。後➖前で受ける力積が正で与える方が負にならないんですか？

ダーがあり,このシリンダーに単原子分子 N個か ピストン 3 図のように,断熱材で作られた直方体のシリン らなる理想気体が閉じこめられている。1分子の 質量をm (kg)とする。ある分子の速さを[pd/s] とし,この系の状態を分子運動の立場から考える。 シリンダーの断面積はL'[m]であり, ピストン はシリンダー内をなめらかに動く。気体分子は器壁と完全弾性衝突をする。ただし, 分 子の数 Nは十分大きく,ある物理量aの交個の分子についての平均値をくa》と表す ものとし,ボルツマン定数をR (J/K} とする。なお,kは1分子当たりの気体定数に等 シリンダー しい。 [1) ピストンがシリンダーの底から長さ L[m]のところで静止し, 系は熱平衡の状態に ある。ピストンに垂直な右向きにx軸をとり,分子のx方向の速度成分をv, と表す。 (1) ピストンに衝突する1個の分子を考える。1回の衝突でこの分子がピストンに与 える力積を m, v,を用いて表せ。 (2) この分子が1秒間にピストンに衝突する回数 f,もv, Lを用いて表せ。ただし, 分子どうしの衝突は無視できるものとする。 (3) この系の圧助 P{Pa) を N, m, <v?>, Vを用いて表せ。 ただし, V=L° とす R V (re る。 (4) この系の内部エネルギーU[J]を系の絶対温度T{K)および N, )k を用いて表せ。 (2) 次に,ピストンを速ざ vo[m/s)でxの正の向きにゆっくりと移動させる。 (5) ピストンに衝突する「個の分子を考える。1回の衝突によるこの分子の運動エネ ルギーの変化量はいくらか, m, v, voを用いて表せ。ただし, #oがu。に比べ十 分小さいためvo の項は無視できるものとする。 (6) このとき,系の温度の単位時間当たりの変化量 4才を(温度す, 体積Vおよび単 位時間当たりの体積変化量 AVを用いて表すと 27 vV 4T=- となることを示せ。ただし,AV=Lvとする。 また, voがかに比べ十分小さいた め,f。の変化は無視できるものとする。 /万子が1回の衝突さ受る様は 3 一 () +2mue (-mux)-(mvx): -2mlx ;ピストンに与スるカ積は 作用及用の活則まり 2mじx [Ms] 3 2 22 い。 (m Nm<r's MalA p: 3T PT: nRT 4) PIIVYU)

2番の波のグラフの作り方か分からないです。おねがいします。

関係を示したyーtグラフである。次の各間に答えよ。 193. 波のグラフ> x軸の正の向きに速さ2.0m/sで進む正弦波が yCm)t Y-D、5 る、図1は,x=0の位置における媒質の変位y[m]と時間 (s]の 0.10 0 0.20 040 tS) この波の振幅 A[m],周期 T[s], 波長A[m]はいくらか。 -0.10 99 T y(m) B4 0.10 イ-404- 202 闇A: 12/この波のーにおける波形を図2に描け。 (0406x: (0 8Opd 040 0.80 -0.10 図2 第三章 a

この問題の(2)で、なぜP1とP2にそれぞれsをかけているのですか？ 何の公式を元にこの式をたてているのか教えて頂きたいです。

水面 79. 水圧● 図のように, 高さ 1,底面積Sの円柱形の物体を, そ の上面の水面からの深さがdとなるように水中に沈めた。大気圧を Do, 水の密度をp, 重力加速度の大きさをgとする。 物体の上面が受ける圧力 かと下面が受ける圧力 p2 を求めよ。 物体の上面が受ける力と下面が受ける力の大きさの差を求めよ。 d

良問の風66（2）についてお聞きしたいのですが、 左辺がρS（1/2d＋h）gとならないのはなぜですか？

66* 断面積S,質量 Mの一端を閉じた円筒が,開 Po 口部を下にし, 上端は水面に一致して鉛直に静止 している。円筒には鉛直下向きに外力が加えられ ている。円筒の内部には気体が入っており,円筒 の上端から内部の水面までの距離をdとする。 円筒の厚さ,内部の気体の質量,水の蒸発は無視 する。大気圧をPo, 水の密度をp,重力加速度 M d p S 図1 Po をとする。 c9) 外力の大きさを求めよ。 p h 次に,円筒を深さんの位置まで沈めると,外 力を加えなくても円筒は静止した(図 2)。このと 1 M きの内部の気体の高さはっdであった。 ○ (2 円筒の質量 M をPo, p, S, d, gの中から 必要なものを用いて表せ。 円筒内の気体の変化は等温変化とみなせるものとする。hを Po, P, S, d, gの中から必要なものを用いて表せ。 4Y 円筒内の気体の変化が断熱変化とみなせる場合を考える。円筒が静 止できる深さhは(3)で求めた値より大きいか,小さいか。 図2 (筑波大)

(2)の圧力の求め方なのですが、1番下の答えの公式に当てはめた時の指数の書き方(赤く丸で囲んでます)が分かりません。教えてください。

以下の問題では, 重力加速度の大きさを9.8m/s° とする。 1.水平な床の上に, 図のような, 質量500gの直方体 のおもりを置く。 器基礎CHECK288 10.0 cm. 4.0cm 2.0cm (1) 床がおもりから受ける圧力が最も大きくなるの は,O, 2, ③のどの面を下にして置いたときか。 3③ (2)(1)のとき, 床がおもりから受ける圧力が[Pá] を 求めよ。 6.1x16Pd) 基礎CHECKの解答 1. (1) 「カ=」より, Fが等しければ, 面積Sが小さいほ F ど圧力かは大きくなる。 おもりの各面の面積はそれ ぞれの 40 cm, 2 20 cm?, ③ 8.0cm? なので, ③を 下にしたときに圧力は最も大きくなる。 よって, ③ (2「カ=」より F (500×10-×9.8 p= 8.0×10-4 -=6.125×10°Pa =6.1×10° Pa

この問題の（2）で、上面が受ける力を求めるとき、 なぜSをかけたのかがわかりません。わかる人教えてください🙇‍♂️🙇‍♂️🙇‍♂️

71.圧力と浮力 解答(1) po+odg[Pa] (2)上面: (o+pdg) SIN], 鉛直下向き 下面:{か+p(d+h)g}S[N], 鉛直上向き (3) pShg[N] 指針 水中における圧力は, 水の重さによる圧力と大気圧の和に等し い。また,水中で物体が受ける浮力は, 物体の上面が受ける力と下面が 受ける力の差となる。 解説)(1) 物体の上面が受ける水 ○物体の側面は,逆向き に同じ大きさの力を受け, それらはつりあっている ので,考慮する必要はな 水面 い。 の重さによる圧力は, pSdg =pdg S po+pdg 断面積S d [Pa]となる。求める圧力は, これに 大気圧を加えて, (2) 物体の上面は, 鉛直下向きに押 される力を受ける。その大きさは, (1)の圧力に面積をかけて, (bo+pdg)S[N) 物体の下面は,鉛直上向きに押される力を受ける。下面は, 深さ (d+h)の位置にあり,その圧力は (1)のdをd+hに置き換えて po+p(d+h)gである。受ける力の大きさは, {bo+p(d+h)g}S[N] 大 ) (3) 浮力は,物体の上面と下面が受ける力の差である。(2)の結果を用 Do+odg[Pa) h このように, 物体が単 純な形状をしている場合, 上下方向の力の差で浮力 oShg [N] を求めること ができ,アルキメデスの 原理による計算と同じに なる。複雑な形状の物体 でも,縦長の細い直方体 の集合体であると考えれ ば,同様にアルキメデス の原理が成り立つことが X0.9 111 Dotp(d+h)g いて, {bo+p(d+h)g}S-(b0+pdg)S=pShg[N] 0a(0) 010 72.水の浮力 わかる。

問2です。なぜ面積Sをかけているのですか？

図1 直列型 並列型 k。 ニ ●直列型 並列型 k=k+k。 サンドイッチ型 k=k,+k. 71.圧力と浮力 解答(1) か+pdg[Pa) (2) 上面: (tpdg) S[N], 鉛直下向きキ 下面:{か+p(d+h)g}S[N], 鉛直上向き (3) pShg[N] 指針 水中における圧力は, 水の重さによる圧力と大気圧の和に等し い。また,水中で物体が受ける浮力は, 物体の上面が受ける力と下面が 受ける力の差となる。 解説(1) 物体の上面が受ける水 水面 pSdg -=pdg S po+pdg 断面積S の重さによる圧力は, d [Pa]となる。求める圧力は, これに 大気圧を加えて, (2) 物体の上面は, 鉛直下向きに押 される力を受ける。その大きさは, (1)の圧力に面積をかけて, (かo+pdg)S[N] 物体の下面は,鉛直上向きに押される力を受ける。 下面は, 深さ (d+h)の位置にあり, その圧力は(1)のdをd+hに置き換えて, po+p(d+h)gである。受ける力の大きさは、 {bo+p(d+h)g}S[N] (3) 浮力は, 物体の上面と下面が受ける力の差である。(2)の結果を用 {かo+p(d+h)g}S-(o+pdg)S=pShg[N] h potpdg[Pa] 111 po+p(d+h)g いて、 72.水の浮力 解答(1) 9.8×10-N (2) 0.69N 指針(1) アルキメデスの原理から, 金属球が受ける浮力の大きさは。 押しのけた水の重さに等しい。 (2) 金属球が受ける力のつりあいの式を 立てる。 解説 (水の金