宇宙一わかりやすい物理のこの問題の解き方がわかりません。どなたか教えてください！

I-S 確認問題 3 1-6 に対応 2 天井に吊るされた長さlの2本の糸に,それ ぞれ質量m 〔kg〕の球を取りつける。 2本の糸 は、 2√2l[m]だけ離れた位置に吊るされてい る。この球に,同じ大きさで異種の電気量を 45° 45° 9 a 与えたところ,右図のように,糸は天井と45° をなして静止した。 このとき, 与 えた電気量の大きさを求めよ。 重力加速度をg, クーロンの法則の比例定数をk とする。 解説 球についての力のつり合いを考 えましょう。球には重力と張力 の他に、静電気力がはたらきま す。張力をT,球に与えた電気 量の大きさを」として力のつり 合いの式を立てれば √2 T mg k- (√20)

なぜ①の式になるんですか？？ 距離が違うのでイコールにならないんじゃないんですか？

120 解答 (1) 床:3mg, 壁: 2mg (2) tan O 3tan O (+1) 3 MOD (1) Ante T A R 指針 人がはしごを登っていくと,下端Dが床から受ける静止摩擦 力は大きくなる。 はしごがすべる直前には,静止摩擦力は最大摩擦力 となる。はしごが受ける力を図示し,水平,鉛直方向の力のつりあい 式、下端Dのまわりの力のモーメントのつりあいの式を立てる。 解説(1)人が点に達したとき, はしごはすべり出す直前にある。 このときはしごの下端Dが床から受ける垂直抗力をN, 静止摩擦 0 力をF, 上端Aが壁から受ける垂直抗力をRとすると, はしごが受 ける力は図のようになる。 鉛直方向の力のつりあいから, 垂直抗力 N=2mg+mg=3mg … ① B 2mg L sine N mg A F 下端Dのまわりの力のモーメントのつりあいから, 3L coso D .85 -coso 3L 2mg× coso+mg× cos0=R×Lsin0 4 L 2 2mg R= ・② h tan 2 (2) 静止摩擦力Fは,水平方向の力のつりあいから, F=R ③ 式 ② ③ から, 2mg F=R= …④ tan 4 下端Dから2mg, mg, Rの作用線におろした垂 線の長さ(うでの長さ)は, 3L cosl.1/coso. 4 はしごがすべり出す直前では,静止摩擦力は最大摩擦力となる。 はし ごと床との間の静止摩擦係数をμとすると,F=μNの関係式が成り 立つ。これに式 ①, ④を代入すると、受 Lsine である。 2mg 重心 tan =x3mg "=- 3tan0 大 UC

この問題のTの求め方についてもう少し詳しく教えて欲しいです。 特に　圧力＝力÷面積　について具体的に教えて欲しいです

EX 2 断面積Sの鉛直シリンダーに滑らかに動く質量 M Po のピストンがはめられ,中にnモルの気体が入れられ ている。ピストンの高さは1であり, 大気圧をPo, 気 S 体定数を R,重力加速度を gとする。 気体の圧力Pと 温度 T を求めよ。 n 解 滑らかに動くピストンが静止しているから,力がつり 合っている。 PoS PS=PS+Mg より P=Pot- Mg PS S Mg Miss P=Po + Mg いきなり答を書こうとする人に多い間 違いだ。 (圧力P)=(カF) ÷ (面積S) の関係は基本。 状態方程式に上のPとV=SU を代入して T は T= (PS+Mg)1 nR 滑らかに動くピストン力のつり合いに注目

物理基礎の力学的エネルギーの問題です。 (4)の途中式を教えて頂きたいです。

56 〈張力のする仕事と力学的エネルギーの保存> 図のように,長さ/〔m〕 の糸の先に質量 m[kg]のおもりをつける。点○の真下 / [m]の 点Cには, くぎが打ってある。 おもりを点Cと同じ高さの点Aまで 持ち上げて静かにはなすと, おもりは点Bを通過したあと,点Cを 中心とした円弧を描いて最高点Dまで到達した。 重力加速度の大き さをg 〔m/s2〕 として, 次の問いに答えよ。 (1) 点Aから点Bにかけて糸の張力がする仕事を求めよ。 ~正答 (2)点Bでのおもりの速さを求めよ。 答 0] √gl (m/s) gl(m/s) (3) 最高点Dの高さを求めよ。ただし,重力による位置エネルギーの基準面の高さを点Bとする。 答 2 m (4)点の真下 3 (4)点○の真下 / [m]のところへくぎの位置を変えたとき,最高点Dの高さを求めよ。ただし,重 力による位置エネルギーの基準面の高さを点Bとする。 量は し L 2 20℃の300g 2章 エネルギー

物理基礎の力学的エネルギーの質問です。 私は写真の緑の文字のように考えました。ですが、答えは違い、解説に途中式も無いので、なぜこのような答えになるかがわかりません。 そのため途中式と、なぜ私の答えが違うのかもできたら教えて下さると嬉しいです！

56 〈張力のする仕事と力学的エネルギーの保存> 図のように,長さ[m] の糸の先に質量 m[kg]のおもりをつける。点○の真下 / [m]の 点Cには, くぎが打ってある。 おもりを点Cと同じ高さの点Aまで 持ち上げて静かにはなすと, おもりは点Bを通過したあと,点Cを 中心とした円弧を描いて最高点Dまで到達した。 重力加速度の大き さをg 〔m/s2〕 として, 次の問いに答えよ。 (1) 点Aから点Bにかけて糸の張力がする仕事を求めよ。 ~正答 0] (2)点Bでのおもりの速さを求めよ。 Ngl (m/s) gl(m/s) ●(3) 最高点Dの高さを求めよ。ただし、重力による位置エネルギーの基準面の高さを点Bとする。 「水と器がた 答 2 m (4)点の真下! (4)点○の真下/ [m]のところへくぎの位置を変えたとき,最高点Dの高さを求めよ。ただし,重 力による位置エネルギーの基準面の高さを点Bとする。」 Bの速さ=V 1Dの高さこん mgo+/m/g=mgh+/mo mg (1 - 1 ) + 1 mo² = mg0 + 1 mr² | mg0+1 m² 3419 = mgh + mo 1mv² = 1/4 1mg √ = 41mg mgh=lg んこし 20 2章 エネルギー

問2の解説の赤で丸をしているところで、なぜ2を掛けるのかがわかりません。教えていただきたいです🙇‍♀️

15 問1 問2 ⑥ ① 問1 図のように, 上のばねは hだけ伸び. 下のばねは 1-hだけ縮んでいる。 よって, 小球にはたらく力は、 大きさ (h) の上のばねが上向きに引く力 大きさ チューk (i-h) 1-h 12 の下のばねが上向きに押す力と 大きさmgの下向きの重力であ る。 したがって, 小球にはたら 力のつりあいから h mg 2X5 15 k(l-h)+k(l-h)-mg=0 図 a であるので h-1-mg h=l- 2k 以上より,正しいものは ①。 問2 小球の高さが1になったとき ばねの長さの合 計がりなので,図bのように, 上のばねはy-21だ け伸び, 下のばねは自然の長さとなっている。 て, 小球にはたらく力は,大きさ fi=k(y-21) の上のばねが上向きに引く力と大 きさmgの下向きの重力である。 したがって, 小球にはたらく力の つりあいから k(y-21)-mg=0 であるので y= mg_ k +21 y y-21 よっ 0000000000 また, 手がした仕事 W は ば ねとおもりからなる系の力学的エ ネルギーの変化であり,図aと図 bの状態の小球の重力による位置 エネルギーの変化 4U力と弾性 力による位置エネルギー (弾性エ 図b ネルギー)の変化 4U ばね の和に等しい。 よって W=4U力+4U ばね mg =mg(l−h)+{½k(y−21)² — 1½ k(1–h)³×2} =mg(1-h)+1/12k(y-21)°-k(1-h)。 以上より, 正しいものは ⑥ 。

物理基礎、斜面上のつり合いの問題です。 赤丸をつけたところがなんで30°なのかわかりません。

解 て考える。 (1) 物体にはたらく力は,図aの3力。 重力の大きさは mg [N] 斜面に平行にx 軸, 垂直に y 軸をとる。 N F WX 30° Wy NN-1:2 よって Ny: N=√3:2 よって それぞれの方向について力のつり x軸方向 F-N×1/2=0 y軸方向 NX3 ④式より N=mgx. ③式より F-NX/2/2 2 2 mg=l 1/3 - 23 √3 3 30° mg 図 a 23 1_√3 解法 重力 mg のx成分を Wx, y.成分を W, とする。 mg × = 3 2 3 直角三角形の辺の長さの比より 解法2 それぞれの方向の力のつりあ Wx: mg=1:2 よって Wx= <1 F-Nsin30°=0 N cos 30°-mg=0

物理のエネルギー保存則の問題です。 この問題の(2)は等加速度直線運動の公式を使って解くことは出来ないのでしょうか？？ 等加速度直線運動の公式は摩擦があると使えないということなのですか…？？ 教えていただきたいです！！

34 力学 [11] エネルギー保存則 質量mの小球Pと3mの小物 体Q を糸で結び、Qを傾角30°の 斜面上の点Aに置き、糸を斜面 と平行にし、滑車にかけてPを つるす。 斜面は点Aの上側では 滑らかであるが、下側は粗く、 Qとの間の動摩擦係数は 1/3で P m Vo +1 Vo 3m → C 30° ある。Pに鉛直下向きの初速vo を与えたところ, Qもひで点Aから動 き出した。 重力加速度をgとし エネルギー保存則を用いて答えよ。 ((1) Q の達する最高点Bと点Aとの距離はいくらか。 (2) はやがて下へ滑り点Cで止まった。 AC間の距離Lはいくらか。 Level (1) ★ (2) Point & Hint Pの重力 mg よりもQの重力 の斜面方向の分力 3mg sin 30° の方が大きいので、静かに放せ →ばQ が下がりPが上がる状況。 運動方程式でも解けるが、エ ネルギー保存則で解かなければ ならないし、そのほうが早く解 ける。 !!! (1) 摩擦がないので力学的エネ Base 力学的エネルギー保存則 12m+位置エネルギー=一定 ※位置エネルギーには、重力の位置エ ネルギー mgh やばねの弾性エネ ルギー -hx2 などがある。 摩擦がないとき成り立つ。 厳密には 非保存力の仕事が0のとき成り立つ。 ルギー保存則が成り立つがPとQが糸を通して力を及ぼし合い、エネルギーの やり取りをしているので, PやQ単独では成立しない。 全体(物体系)について扱 うこと。運動エネルギーと位置エネルギーの総量が保存されるが、失われたエネ ルギー=現れたエネルギーとすると式を立てやすい。 (2) 元の位置に戻ったときの速さをまず押さえたい。 その後は摩擦があるので、摩 擦熱を取り入れ、エネルギー保存則を立てる。 摩擦熱=動摩擦力×滑った距離

この黄色下線の式が成り立ちということは張力Sの方が見かけの重力g'より大きいということですか？

平な床面上で水平方向に運動することができる実験装置を 止させ、実験装置内の天井の点Qに, 軽くて伸び縮みしない長さLの糸の一端 を固定し、糸の他端に質量mの小球を取り付け, 小球を最下点Aで静止させた。 全体が静止した状態から実験装置を一定の大きさαの加速度で水平右向きに動 かし続けて,実験装置内に固定したビデオカメラで振り子の小球の運動を撮影す ると,糸がたるむことなく,小球が点Aから上昇して鉛直線と糸のなす角度が 60°となる点Cに達した後,点B を中央としてAC間の円弧上を往復するようす が確認できた。 空気抵抗は無視できるものとする。 ma 60° mg 糸 実験装置 L 問4 次の文章中の空欄 ウ 小球 m 図5 →a B-1 床面 a D = ±av² + myle - +4 AV - myL I に入れる向きと数値の組合せとして 最も適当なものを,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 23 ビデオカメラで撮影した小球の運動において, 小球にはたらく重力と慣性 力の合力をみかけの重力とよぶこととする。 このみかけの重力の向きは ウ の向きである。また,実験装置の加速度の大きさと重力加速度の 大きさの比は a エ である。 g ウ H ④ ⑤ ⑥ QA Q → A Q → B Q →B Q→C Q-C → √3 32 1 √3 1 18 √√3 2 √3 2

この問題で自分は移動方向と逆向きにmgsinθの力が lの距離だけ仕事していると考えたんですが考慮しなくていいんですか？ 答えのmglsinθは位置エネルギーのやつだと思ってます。

とする。 64* 傾角0の斜面上で,Pに初速 vo を上向きに与えた。 Pが最高点に達するまでに滑る距離を求めよ。 Vo P