電流と磁場の問題です。 なぜ（3）は（Va -Vb）になるのでしょうか。 解説よろしくお願いします。

閉回路 【問題6】 図のように, 紙面上に2本の十分長い金属製のレールが間隔dで平行に固定され, レール上にレールと 垂直に2本の金属棒a, bが置かれている。 それぞれの金属棒は互いに平行を保ったままでレール上をなめ らかに動くことができ, 2本のレールと2本の金属棒とで囲まれた長方形状の回路が形成される。 レールの 電気抵抗は十分小さく, 金属棒だけが電気抵抗を持っている。 したがって, 金属棒a, b がどのように動い ても回路の電気抵抗は一定で, その値をRとする。 また, レール間には, 紙面と垂直方向に磁束密度Bの 一様な磁界がかけられている。 いま、 金属棒a を一定の速さ 金属棒 b 金属棒 a® で紙面の右方向に動かし続けた。 以下の問いに答えよ。 一般に磁束密度Bの磁場中で,長さLの導線が磁場と 垂直な方向に速度で動くとvBLの誘導起電力が発生し, 電流Ⅰが流れている導線は, 磁場からIBLの力を受ける。 (1) 金属棒a を動かしたら図の方向に電流が流れた。 金属棒a を動かし始めた直後の, 46 . (3) 金属棒b が動き出し, 速さがvに達した時の, (a) 回路を流れる電流の大きさ レール をd, Va, Vo, R, B を用いて表せ。 (4) 十分時間が経過した後の 牛の向↑ 磁束密度 B レール (a) 回路を流れる電流の大きさ (c) 金属棒b の速さ をd, va, R, B を用いて, または,数値で表せ。 VB LA 電流の向き (a) 回路を流れる電流の大きさ (b) 金属棒a を動かすのに必要な力の大きさ をd, va, R, B を用いて表せ。 F=1Bd (2) 金属棒a を動かし始めた直後、金属棒b もレール上を動き出した。 左手の法則 (a) 金属棒b が動き出した方向は、金属棒a の動いている方向と同方向,逆方向のいずれか。 (b) この時、金属棒b が受けた力の大きさをd, Va, R, B を用いて表せ。 (b) 金属棒a を動かすのに必要な力の大きさ Va (b) 金属棒a を動かすのに必要な力の大きさ 1 右手の法則により上向きに力がむく d

(2 )なぜ自然長になった時、Aの速さもBと同じvになるのですか

うな関係式か (c) 小物体が斜面を下って静止するま その理由を説明せよ。 (d) Wi をm, vを用いて表せ。 また, x1 を v, g, μ'を用いて表せ。 [17 奈良女子大改] 小球A 小球B 123. 力学的エネルギーの保存 なめらか な水平面上に,一端を壁に固定されたばね定数 k [N/m〕 の軽いばねの他端に質量m[kg] の小 球Aが取りつけられていて, 小球Aに接して質量 3m[kg] の小球Bが置かれている。 水平面は,なめらかな斜面とつながっている。 AとBが接したままばねを自然の長さか らZ[m〕 だけ押し縮めた後,静かに手をはなしたところばねが自然の長さになった位置 でBはAから離れた。重力加速度の大きさをg 〔m/s'〕 とする。 (1) ばねを押し縮めるために加えた仕事 W 〔J〕 を求めよ。 (2) 小球Aから離れた直後の小球Bの速さv[m/s] を求めよ。 (3) 小球Bが離れた後, ばねの伸びの最大値x 〔m〕 を求めよ。 (4) 小球Bが達する最高点の水平面からの高さん 〔m〕 を求めよ。 [17 東京農大 改〕 119 [ヒント] 122. (2) 動摩擦力が重力の斜面に平行な方向の成分より大きければ減速する。 123.(3X4)Bが離れてからは,A,Bそれぞれ別々に力学的エネルギー保存則の式を立てる。 m m m m m m m m m m m 立てられた軽い る。 その板の上 自然の長さ 直上向きを正 け板を押し下 動き始めた。 を考える。 (1) このばね (2) 板と小現 ける垂直 (3) ある位 れる瞬 (4) 小球は 位置 ( ヒント

写真の問題の(3)についてなぜ、①の式でPの速度uを マイナスの方向(負の値)にしないのですか？ (Pが左に動くのは自明だと思うのですが…)

EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量 m の球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度を求めよ。 0となるときだ。 し たがって,このときQの速度も”である。 運動量保存則より mv=mv+Mu (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。 P の速度u を求めよ。 (2) 力学的エネルギー保存則より 1/2mv ² = 1/2mv ² + 1/ Mv² + 1/2kl² mvo= m P 2 1/2mv ²³ = 1/mu²+ + MU² m+M -Vo トク 2物体が動いているとき, "最も"は相対速度に着目 Qから見た Pの運動 Vo v=m u=m±M m+M mmmm M -Vo mM :. 1=₁₁√k(m+M) P.Qの速度は同 ちょっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や TE 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし, 次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 2 g & D (3) Q の速度をひとすると 運動量保存則より mv mu+MU ...... ① ばねは自然長に戻っているから, 力学的エネルギー保存則より 相対速度 0 (m+M)u²-2mvou+(m_M)vo² = 0 Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より -Vo u=vo とすると, ① より U=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 いているはず) .. u=m-M m+M ゆる High (3) は P, Q がばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e = 1の式u-U=-(vo-0) ② わりに用いるとずっと速く解ける。

(g)について質問です。答えは正だったのですが、電場と逆向きに電子は動くので負になると思います。 何故正になるのでしょうか？

111. <導体中の自由電子の運動〉 断面積 S, 長さLの導体がある。 この導体には,電気量 -e の自由 電子が単位体積当たり個含まれるものとして,次の問いに答えよ。 (1) 図のように, 導体の両端に電圧 V を加えた。 (a) 導体内に生じる電場の大きさはいくらか。 その向きは図のA, B のいずれか。 (b) 自由電子が電場から受ける力の大きさはいくらか。 その向きは 図のA,B のいずれか。 (2) 自由電子は電場から力を受けるが, 導体中の陽イオンからの抵抗力を受け、この2つのカ がつりあって,自由電子は一定の速さで移動するとみなせる。 この抵抗力の大きさが自由 電子の速さに比例すると考え,その比例定数をんとする｡ 標準問題 (c) 自由電子の速さはいくらか。 (d)導体の断面を単位時間に通過する電子の数はいくらか。 (e) 導体を流れる電流の大きさはいくらか。 (f) オームの法則と (e) の結果を比較すると, 導体の抵抗はいくらになるか。 (3) 導体の両端に加えた電圧により生じた電場は、抵抗力に逆らって自由電子を移動させる 仕事をする。 この仕事は,導体から発生するジュール熱と等しくなる。 (g) 電場が1個の自由電子に単位時間にする仕事はいくらか。 (h) 導体から単位時間に発生するジュール熱はいくらか。 [17 福岡大 〕

解説では、鉛直方向の力のつりあいで解いていて、その方法の方が簡単に解けることは分かったのですが、自分のモーメントを使ったやり方で答えが一致しない理由が分かりません。

10 長さがで質量Mの一様な棒ABのA端 を鉛直な粗い壁面に押し当て, B端を糸で結 び糸の他端をC点に固定する。 B端に質 量Mのおもり M をつり下げた状態で, 棒 はA点で壁に垂直になっている。 糸 BC と 棒AB のなす角度は30° であり,重力加速度 をg とする。 A点のまわりの力のモーメントのつり合いより, 糸の張力は (1) である。 また, A点での垂直抗力は (2) であり, 静止摩擦力は (3) である。 糸 30° B M Mをつり下げる位置をB点からAの方にゆっくり移動していくと, MがB点からx離れたPの位置に来たとき棒のA端が滑り始めた。 壁 面と棒の間の静止摩擦係数をμ, 壁面の垂直抗力をN とすると, 棒が 滑り出す直前では, 棒のB点のまわりでの力のモーメントのつり合い の式は,M,N,1, x, 9, μを用いて表すと 1/12Mgl+ (4) = 0 となる。 この式と水平方向での力のつり合いから、糸の張力はM, 1, x, g, μ を用いて (5) と表される。 そして, PB間の距離xは1,μ を用いて表すと(6) である。 (芝浦工大+東海大)

物理基礎、力のつりあいの問題です。 答えしか分からないので解説をしていただきたいです。

[10] 同じ質量m[kg]の物体 P, Q が軽いばねで結ばれ, 傾角30°のなめらか な斜面上に置かれている。斜面の下端には止め具Rがあり, Pは図のように R に支えられて静止しており, ばねの長さは[m]であった。 次に, Q を 斜面に沿って静かに引き上げたところ, ばねの長さがZ[m]になったとき にPがRから離れた。 重力加速度の大きさを g〔m/s2] とし,このばねの 自然の長さ [m]とばね定数k [N/m ] を求めよ。 mg lo= lit lz [h], k= ten ned, [N/m] 2 R mamma mi

回答(写真3枚目)のやり方も理解はできたのですが、写真2枚目の円板のようなやり方で解いて解説していただきたいです。

AX NEX 136. 切り取った立方体の重心■ 密度が一様で, 一辺の長さがL A to the lo の立方体の一部分を直方体形に切り取り,残った部分を物体Aと CLICs in する。 切り取った直方体Bの奥行きはL. 横の長さは高さは である。 図のように, Aを水平面上に置いて静止させた。 (1) Aの重心の位置は、Aの左端からどれだけ右にあるか。 L, を用いて表せ。 ++ (2) Z(切り取る横の長さ、高さ)を大きくしていくと,ある値をこえたとき,Aは静 止できずに倒れた。 7 を Lを用いて表せ。 (藤田保健衛生大改) 例題10 FLOOT L 1 1 1. B

(1)が力学的エネルギーの保存の式で解けない理由を教えていただきたいです。 すごく初歩的な質問ですみません。 回答よろしくお願いします🙇‍♀️

43. 物体と動く台との運動 図のように,なめらか な斜面をもつ質量Mの斜面台が, なめらかで水平な床 の上に静止している。 この床の上を質量m (m <M) の 物体が速さで斜面台に向けて移動し、斜面を途中まで 上り 再び床の上にもどる運動を考える。 重力加速度の大きさはg とする。 物体が最高 点に達したときの水平面からの高さをH, そのときの斜面台の速さを Vとする。床と 斜面台の間に段差はなく, 物体はなめらかに斜面台上に移動し、斜面台から離れずに斜 面にそって運動するとする。 また, 物体と床および斜面台,床と斜面台の間の摩擦はな く, 物体や台の運動はすべて図に示される鉛直面内で起きるものとする。 次の問いに答 えよ。 m 床 M ↑ H (1) 物体が最高点に達したときの斜面台の速さVをm, M, v を用いて表せ。 (2) 物体が最高点に達したときの物体と斜面台の運動エネルギーの和をm, M, v を用い て表せ。 Ja EVO (3) 高さHM, m, v, g を用いて表せ。 (4) 物体が床の上にもどったときの斜面台の速さ V と物体の速さひ を,それぞれm. M, v を用いて表せ。 [18 工学院大 改]

高校物理の反発係数の問題です。 これは模範解答なのですが、yx’=yx になる理由がわかりません。

例題2 水平でなめらかな床に,小球が床面と60°の角をなす方向 ● から衝突し, 45°の角をなす方向にはねかえった. 小球と 床との間の反発係数はいくらか. y tan60°= ひき 60⁰ e = 450 | vy vy vy L₂₂ ひゃ! √3vx vx = Vx OLO vy ひx =13 = 1. vy= √3vx, vý' = Ux' Vx -1332 ton 45°= = vy ひぇ 0.58

［高校物理］ 物理の問題なのですが、式の変形ができません。 写真2枚目の(2)です。 「v0の条件をh0、l、gを使って表せ」という問題で、写真の上段までは求められるのですが(ここまでは合ってる)、そこからcosθを「tanθ＝h0/l」を用いて変形させることができません... 続きを読む

U₂²2² > Vo Vo > 2 gl² 2 ho (Cost) ↓ COS & FE g (l² + ho?) 2 ho Han C = (答) ho l