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物理 高校生

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

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物理 高校生

(8)教えてください。-1/2mgがどこから出てきたのかわかりません。あとBだけで、Aについての仕事を考えてないのは何故ですか?

必第31.(あらい板上の物体の運動〉 図のように,水平な机の上に直方体の物体Aを置 物体B(3m) 物体A(2m) き,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h[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h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 机 物体 D (2m)。 h 物体C の動摩擦係数を一として, 次の問いに答えよ。 6

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物理 高校生

この問題の、1p目の解き方から15行目で、なぜ電源が、C1にした仕事だけで、C2にした仕事は考えないのでしょうか、、? 教えていただけると助かります。よろしくお願いします!

問5-6)右ページの図のような回路がある。はじめ, どのコンデンサーにも電荷が蓄えら れていない。このとき, 次の問いに答えよ。 )スイッチをaにつないでから十分に時間が経過した。 この間に回路で発生し たジュール熱はいくらか。 (2)その後,スイッチをbにつなぎ替えて十分に時間が経過した。 この間に回路 で発生したジュール熱はいくらか。 電源のした仕事=静電エネルギーの変化+発生したジュール熱 の関係を使って計算していきましょう。 (解きかた(1) はじめ, どのコンデンサーにも電荷が蓄えられていないので静電エネル ギーは0ですね。コンデンサー C,とコンデンサーC,の電圧をV,, V。と すると 電圧1周0ルールより E=V;+ V2 …① 蓄えられる電気量は =CV Q2= 2CV。 独立部分の電気量の総和は不変なので, ②, ③より 0+0=-CV+2CV2 キキ 0=-Vi+2V2 …④ の+のより E=3V2 ゆえに 4=3E. 14%=E 静電エネルギーはそれぞれ し=CV=GCE ュ 2CV2%=D30 CE2 U。= 1 -CE? 電源はQ=CV,の電気量をEだけ持ち上げたので, 電源のした仕事は QE=C号EE=%CB よって, 回路で発生したジュール熱を」とすると -CE?%= CE + ゆえに ハーCE…色

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物理 高校生

コンデンサー 131(2) 十分に時間が経ってコンデンサーに電荷がたまると、2CとCにできる電圧がそれぞれ1/3V、2/3Vだから、接地されてるeからたどってCのコンデンサーがつくる電位2/3Vあがったところにdがあるからdの電位は2/3Vとしたのですがそれでも大丈夫でし... 続きを読む

の位置を変えたとき, その都度十分に時間が経過しているものとする。 問2 スイッチSをa側に入れてから十分に時間が経過した後に, 電気容量Cのコ $5 抵抗とコンデンサーの回路 167 **130 18分-12点) つのコンデンサーの合成容量はいくらか、 図1のように, 起電力Eの電池, 電気容量Cと 2c の二つのコンデンサー, 抵抗Rの抵抗器, スイッチ Sからなる回路を考える。 電池の内部抵抗は無視でき るものとし, 初めはどちらのコンデンサーにも電荷が 書えられていないものとする。 時刻においてスイッチSをa側に入れたと ころ,抵抗に流れる電流Iは図2のように変化した。 このときの電流の最大値はいくらか。 2E R a S 0 ④ C 0 3c b E -v -v 線で 2C の 問1 図1 d3 Nの抵抗値rを0からRまで変化させた。このとき,二っのコンデンサー E R E 3 2R の U 0 U 2 2R CE R CE 0 R 2CE t。 図2 CV? CV° ンデンサーに蓄えられる静電エネルギーはいくらか。 0 0 ② CE' CV? 2 CV? 2 E 2C 次 2C 問3 次にスイッチSをb側に切り替え,十分に時間が経過した。 電気容量2Cのコ ンデンサーに蓄えられる電荷Qはいくらか。 0CE 0 0 号CE @ 号CE 0 CE 0 R 0 R U 3 U @ 6 CE 131 18分-12点】 //37 CV? CV? 図のように,電気容量が2Cと Cのコ ンデンサー, 起電力 Vの電池, 可変抵抗 器,およびスイッチ Si, S:からなる回路 がある。点aと点bの間にある可変抵抗 Vー CV? 2 CV? 2 S, a r =2C 0 R 0 R R-r 器を使って, 接点cと点bの間の抵抗値 ァを0からRまで変えることができる。 最初,スイッチS, 及びS2は開いており, 二つのコンデンサーには電荷はないもの とする。ただし, 二つのコンデンサーを つないだ点をdとし, 点eの電位は0と U U :C CV? CV e CV? 2 CV? 2 する。 0 R 0 R : 一 - 一

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