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物理 高校生

(5)と(6)がわからないので教えてほしいです。答えは右のところに書いてあります。 お願いします🙇

20 (5) 232物体の運動 [2023 新潟大] 図のように, あらい面をもつ水平な床の上の点 Sに質量m の物体を置き, 軽くて伸びない糸によ 物体 773 滑車 (6) S L おもり 液体 って、 滑車を通して, 液体中にある質量 M のおも 床 りとつなげた。物体から静かに手をはなしたとこ ろ物体は動きだし, 点Sから距離Lだけ離れた点 Pを通過した。 このとき,糸は物体から滑車まで 床と平行であった。 物体と床の間の静止摩擦係数 をμ,動摩擦係数をμ' とする。 また, おもりの体積をV, 液体の密度をp, 重力加速度 の大きさをgとし, 滑車や空気, 液体による抵抗はないものとする。 次の問いに答えよ。 (1) おもりにはたらく浮力の大きさを書け。 (2) 物体が動きだすためのおもりの質量 Mの条件を示せ。 (3) 物体とおもりの加速度の大きさをα, 張力 (糸が物体やおもりを引く力の大きさを Tとして, 物体とおもりの運動方程式をそれぞれ書け。 (4) 加速度の大きさと張力の大きさをそれぞれ求めよ。 (5) 物体が点Sから点Pに距離Lだけ移動する間に摩擦力が物体にする仕事を求めよ。 (6) 物体が点Pに到達したときの物体とおもりの運動エネルギーの和を求めよ。 F= Vo k=1/2(M+m)び^ =(M+m) aL =(M+m) M-in-PV Mom gL =(M-vim-cr)L (2) ungef 内 Mg pug a (3) mima=T-Mimg um+ PVXX= MXX. M= umpV M> Mm+PV (4) M. Ma=Mg-T-Pug (utM)a: Mg-Nimg-evg a=g(M-mm-pr) T= ma+nmg m+M M-n'm-pv. mg + ung mtM M-PU+uM サ T= umg +Ttpvg = Mg +Mmg + pvg = Mg M+m ・mg -1-

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(3)が解説を見てもわからなかったので教えてください。

運動の合成・落下運動 02 [改作]速度の合成 [物理重要問題集2019 近畿大] 図1のように両岸が平行な川がある。 川の流れの速さ は川の中ではどこでも一定で, 岸に対し平行に v[in/s] であるとする。 また, 岸に対し垂直の線の両端をA, B とし,AとBの間の距離をL[m] とする。 この川を船 で渡るとき, 実際に川を渡る船の向きと速さは, 静止し た水に対し船を進めようとする向きと速さとは異なって くる。船の大きさは無視できるものとする。 B 川の流れ s o tan α= M √√3 M A 図1 (1) 静止した水に対する船の速さは2m [m/s] であるとし, 船が壁に垂直に,点Aから 点Bに進むためには,船は直線ABに対し, 川の上流方向に角度アだけ傾い た向きに進める必要がある。 その結果, 船は直線AB上を進む。 AB間を横断する時 間はイメー[s] である。 M=vo L = √3 M = L √3 N (2) 船を静水に対する速さ 2v [m/s] で直線ABの向きに進めたとき、 実際には直線 ABに対し川の下流のほうに傾いた向きに進む。 このときの実際の船の進む向きでの 速さはウ xv[m/s] で, 船が対岸に到着する地点の点Bからの距離は (2) 合成速度ひ エ xL[m] となる。 またこのときの対岸までに要する時間はオ × コx/1/6 [s]であ ふね L 自動車 20 B C 20 川の流れ Do 川 る。 (3) 図2のように, 岸にそって下流へ向かって一定の速 さで走る自動車があり, 船が点Aを出発すると同時に 自動車は点Bを通過するとする。 船を対岸に向かって 進め, 自動車と出会う点を点Cとする。 自動車の速さ と船の静水に対する速さがともに2cfm/s] である場 合, 点Cに到達するためには, 静水に対し船を進める向 図2 きを 直線ABに対し下流の方向にカ°とすればよい。 実際の直線ACにそ った船の速さはキ xvo[m/s], 点Cと点Bとの距離はク ×L[m] となる。 -[s] である。 また点Cに到達するまでに要する時間はケ ×1/6 [s] 求める角度を〆とする。 N 201 相合成速度~ ふね 三平方の定理より、 17 = √√4m² + m² √7 No (エ)求めるキョリをlとする。 三角形の相似より sino= Wo 2√ d=200 2 £ ☑ 21/0 l= L 2 サ

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運動量保存の問題です。 (2)はなぜ向心加速度がL分のv^2になるのですか? 教えてください。

222 つり下げられた小球とあらい水平面上の物体の衝突 [2022 京都工芸繊維大] 長さの伸び縮みしない軽い糸を用意し, その 一端に質量mのおもりをつけ, 他端を天井の 1点に固定した。 図に示すように,糸をたるませ ないようにして, おもりAを鉛直線と0の角を なす所まで持ち上げてから静かに手ばなし, 最下 点で水平面に置いた質量2mの物体Bと衝突さ せた。 おもり Aと物体Bの衝突における反発係 0 A 天井 B l 水平面 数は 1/12 である。衝突後、物体Bは水平面上を右向きにすべっていき、やがて静止した。 N 重力加速度の大きさを g, 物体Bと水平面との間の動摩擦係数をμ'として,次の(1)~ (7) に答えよ。 mz. (1) 衝突直前のおもりAの速さを, 1, g, 0 を使って表せ。 (2) 衝突直前の糸の張力の大きさを,m, g, 0 を使って表せ。 (3) 衝突直後の物体Bの速さを, 衝突直前のおもりAの速さをとして,その”を使 って表せ。 (4) 衝突の直前と直後でのおもりAの運動量の変化の大きさを, 衝突直前のおもり A の速さを”として そのとm を使って表せ。 (5) 衝突によって失われた力学的エネルギーを, 衝突直前のおもりAの速さをとして, そのとmを使って表せ。 (6) 衝突してから物体Bが静止するまでの時間を, 1, g, 0, μ' を使って表せ。 (7) (6) 求めた時間に物体Bが水平面上をすべった距離を, 1, 0, μ' を使って表せ。 (1) l(1-coso) M 衝突直前のAの速さをひとする。 力学的エネルギー保存則はり、 kgl(1-cos日)=1/2m² v=f2gl(1-coso)

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最後の文について質問です。なぜ軽い原子核は核融合を起こしやすく、重い原子核は核分裂を起こしやすいのかがいまいちよく分からないので教えてほしいです。

とう かせい 質量とエネルギーの等価性 アインシュタインの相対性理論によると, 質 量はエネルギーの1つの形態であり, 質量mがエネルギーに転化すると mc2 だけのエネルギーEが発生する。 E=mc2 mc2 は静止エネルギーとよばれる。 ちょっと一言 質量はいわばエネルギーの貯蔵庫。 mc' は鉛筆が一本消滅する と,大都市が吹っ飛ぶくらいの大きなエネルギーだが,原子核反応 というkey がないと貯蔵庫の扉は開かない。なお, 単位は m[kg], c [m/s]ならE[J] だ。単位的には1/2m2と同じこと。 結合エネルギー 質量の大きなものほど静止エネルギーが大きいから,バ ラバラ状態の方が原子核の状態より高いエネルギーにあることになる。 そ のエネルギー差を結合エネルギー ⊿E という。 AE=Am c² 結合エネルギーは質量欠損⊿m と兄弟関係の量だ。 かくりょく ちょっと一言 原子核をバラバラにしようと思うと, 核子間に働く引力 (核力) に逆らって外から力を加え, 引きはがしていくという仕事をしなけ ればならない。この加えた仕事 (エネルギー)が質量という貯蔵庫に 蓄えられ, バラバラ状態の方が重くなるというわけだ。 結合エネル ギーは結合を壊しバラバラにするためのエネルギーだ。 High 結合エネルギーを核子数 (質量数) で割った値⊿E/A を核子1個当たり の結合エネルギーという。 これは原子核の安定性の目安になり、値の大き なものほど安定である。 原子核から核子1個を抜き出せば残りはもはや別 の原子核になるからだ。 たとえば酸素0から陽子1個を取れば窒素 Nに なってしまう。 かくゆうごう 軽い原子核はまとまった方が安定で核融合を起こしやすく, 重い原子核 は分かれた方が安定で核分裂を起こしやすい。

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