大学古典力学の2質点系の問題です。 この問題の（II）で重心Gに対する相対位置ベクトルとして、解答下線部のようにおいていますが、何故こうなるのですか？分かる方がいましたら教えて下さい。

演習問題 96 2質点系の運動 (I) 右図のように xyz 座標をとる。 長さ 3r の質量の無視できる棒の両端に,それ ぞれ質量 2mmの質点を取り付けたも のが、その重心Gのまわりを一定の角 速度で回転している。 重力はy軸の負voy = の向きに働くものとし、この2質点系の y4 2m cart ro Wo m Vo. vosino- Pox VoCose ス 重心Gを, 原点から、時刻 t = 0 のときに 仰角6 (0<</2)初速度 Do = [Vox, Voy, 0]. (vo=||vo||) で投げ上げるものとする。 このとき、この回転しながら運動する 2質点系について、時刻におけ る (i) 全運動量P, (ii) 全運動エネルギーK, () 全角運動量Lを 求めよ。 また, (iv) この2質点系の位置エネルギーを求め、力学的 ネルギーが保存されることを示せ。 ただし, 2質点系の回転はxy 平面 内で起こるものとし、 空気抵抗は無視する。 ヒント! (i) 全運動量P=PG, (ii) 全運動エネルギーK=KG+K', (i) 全角運動量L=Lc+L' の公式通りに求める。 (iv) 位置エネルギーの基 準を zx平面にとる。 解答&解説 P=Pc=3mUG (ii) 2質 K = (KG ここ KG= 質量 重心 K質重Gがで対 G が, で 対 Vol (速 V01 G Toz こ Vo さ V02 -v=jo =[var-gt+v 以 G (3m) (i) 2質点系の全運動量Pは,全質量 3m が集中したと考えたときの重心Gの運動 量 Pc に等しい。 重心Gには,重力に よる加速度g = [0,-g, 0] が生じるので, その速度UGx成分は, Per PacOS (一定成分は, Voy = - gt+ vosino となる。 t = 0 のとき Poy= Posin より ∴Uc=rc=[vocose, -gt + vasin0, 0] ……① より, P=Pc=3mUc=3m [vocoso, gt + vesin 0, 0] となる。 K 162

去年の過去問なんですが、②③④⑤の回答とどのように解いたのか分かりません。 至急教えていただきたいです。

問3 (+1)=(1) (N) リー 図1のように,高さHのビルの上から質量mの物体を初速度で真上に投げ上げる運動を考える. 物体は速度(t)に比例する空気抵抗-yu (t) を受けるものとする。 ここで(> 0) は空気抵抗の大き さを特徴づける定数である. 上向きを正にy軸を取り, 地面をy=0の原点に取る.この物体の運動 は、 実際に運動方程式を解くと, (1 (エ) y(t) = m (mg mg +00 1-em t+H 7 Y (1)1(0) で与えられる.ここでは重力加速度である. 物体の大きさは無視できるものとして、 以下の問題に 答えよ. 02 (8)

(4)以降全く進めません 答えもなくて困っています どなたか解説をお願いできませんか

Oshi oshil oshi 20:28 日 oshi 前のページ shin toshin toshin ■ 4G95 toshin 次のページwhin [hin 2 図に示すように、水平面に対して傾き 30℃のなめらかな斜面とその下端から連 続する水平な床がある。 斜面上の高さんのところから質量mの物体Aを静かに 放したところ、 物体Aは斜面をすべり落ち、斜面下端Pから右側にだけ離れ た水平面上の点に置かれていたMの物体Bと最初の衝突を起こした。 こ のときのはね返り係数をe (0<e< 1), 重力加速度をg, 物体A, Bと斜面お よび床面との摩擦は無視できるものとして、 以下の問い(問1~5)に答えなさ い。ただし、 右方向を正の向きとし. <1とする。 min oshi hin 問1 物体Bと最初に衝突する直前の物体A の速度はいくらか。 g, hを用 いて答えなさい。 oshi Shin Oshi 問2 最初の衝突直後の物体A, B の速度 UAY UB はそれぞれいくらか。 g. e,m, M, hを用いて答えなさい。 hin 物体Bの質量は物体Aの質量の4倍 (M=4m) であり,e=0.5のとき, 最初 Oshiの衝突後、物体Aは左向きに進み、斜面を高さHまでのぼり,そこで向きを変え て再び斜面をすべり落ちた。 一方、物体Bは右向きに進み、 しだけ離れた位置 Q oshiにある鉛直な壁と完全弾性衝突して向きを変えた。 その後、物体Aと物体Bは再 び衝突した。 hin oshi oshi 問3 最初の衝突直後。 物体が斜面上で達する最高点の高さはいくらか。 h を用いて答えなさい。 また、 物体Aが最初の衝突から斜面上で最高点に 達するまでの時間 T, はいくらか。 g, h, lを用いて答えなさい。 min nin oshi oshi 問43で物体Aが斜面上で最高点に達してから物体Bと2回目の衝突を起 こすまでの時間 T はいくらか。 . . 1を用いて答えなさい。 結果だけで なく、 導出の過程を整理し、解答欄に記載しなさい。 min hin oshi 問5 この2回目の衝突は0点の左右どちら側で起こるか。 また。 0点との距 離Lはいくらか。 h, lを用いて答えなさい。 nin oshi min 壁 A oshi shi h Oshi < ああ 30° P MBO toshin-kakomon.com ■ nin hin hin

この問題を教えて頂けると助かります。 2枚目はそれまでの解答です。

III page-4 以下の文章の空欄に当てはまる数値または選択肢をマークせよ。 なお, 37 には 「① +, ② ③ 値が0なのでどちらでもない」 のいずれかを選択して解答し, 46 には 「①保存力である, ② 保存力でない」 のいずれかを選択して解答せよ。 単位が明記されていない物理量はすべてSI単位の 適切な基本単位もしくは基本単位の組み合わせによる組立単位を伴っているものとする。 質量2kgの物体が,軸上を運動している。 物体は時刻t=0において,r= =10の位置に静止して いたとする。 この物体は, ポテンシャルが であるような保存力F を受けている。 U(z)=4z2-48z +144, はじめに, 物体に保存力Fのみが作用している場合を考えよう。 この物体の運動方程式を書くと, dx dt2 37 38 (x- 39 となる。 X =æ- 39 と置いて, 運動方程式を書き換え, Xに対する一般解を求めると, A, Bを任 意の定数として X=z-39 = Acos 40t + B sin 40t, となり, 初期条件を用いることでAおよびBがA=41,B = 42 と求まる。この結果等から, この 物体は 43 <z 10の範囲を運動することがわかる。 また, x=9の位置を物体が通過する瞬間の 運動エネルギーはK= 44 45 である。 次に,Fに加えて, 物体に速度と逆方向に, 大きさが一定の力fが加わる場合を考える。ここで, |f| = 4とする。この力は46 この物体はt=0においての負方向に動き出した後,æ = 47の 位置で一旦停止し, 軸の正方向に向かって運動しだす。 物体があるところで一旦停止した場合, |F|>4であれば保存力Fによって物体は再度動き出し, F≤4であれば静止摩擦力によってその位 置に静止したまま動かないものとする。 物体はt=0で動き出した後に48 回だけ運動の方向を反転 させて軸上を行き来した後, 最終的にはヱ = 49 の位置で静止することになる。

物理の波の性質の質問です。 y＝AsinT分の２π(t－v分のx)の式がありますが、なぜ()内の式は時間どうし？引き算するのでしょうか？ 理由を知りたいです。

ツェナーダイオードの問題です 解説まであると助かります💦

【ツェナーダイオードとトランジスタを用いた定電圧電源】 より大電流を流すことが出来る定電圧電源を作成するため、下図のようなツェナーダイオードを利用した定電圧 電源を設計した。この時、 入力電圧 Vin=24V, 制限抵抗 RB=200Ω, 増幅率hfe=50, ツェナー電圧Vz=5.6V と したとき以下の設問に答えよ。 ただし、 トランジスタの特性として VBE=0.6V とする。 IR VRB RB IB (木 VBE RL VOUT (1) 負荷抵抗 RLにかかる出力電圧 Vour [V] を求めよ。 VIN (1) VOUT= [V] (2) ツェナー電流が Iz=50mAの時の負荷抵抗 Ru[Ω] を求めよ。 (2) RL= [Ω]

力学の問題です。三次元座標に入ってから意味がわからなくてこの問題も正解がわかりません。答えも配られないので誰かわかる方解説お願いします🙇

問題 3次元中の振り子の運動を考える (図1). ひもの端点を原点Oに固定し, 他端におもりを 取り付ける. 図2のように動径r と偏角を用いた3次元極座標系を導入すると, 直交座標 (x,y,z)はそれぞれ, 極座標 (r,,) をもちいて x=rsincos y=rsin sin o, z=rcose で与えられる.このとき, 加速度ベクトルは極座標系において 〒= (i-ru2-ro2 sin'yer + (ri + 2ry - rj2 sincosy) e + (rΦsiny + 2rΦsiny+2rupcosy) e (1) (2) で与えられる. おもりの質量をm, ひもの長さを1, 重力加速度をg, ひもの張力をSとする. 運動中, ひもがたわむことはなかった. 以下の問いに答えよ. 1. おもりは重力とひもの張力を受けて運動する. おもりが満たす運動方程式を3次元極座 標で書け. 2.A = sin2 なる量を考える. この運動においてAが保存する (つまり時間変化しない) ことを運動方程式の成分から示せ. 導出の過程も記すこと. 図1 X 0=Q X OP=r P ・P P 図2

しきゆ！変形のやり方がわかりません。教えていただきたいです。

S d m- 1 dv(t) dt -v(t)dt So & ( mv² (t)) dt dt 0

解き方がわかりません。 教えていただきたいです。

29. 次の微分方程式の一般解を求めよ. (1) d²x dx +3 +2x=0 dt2 dt d²x dx (2) - 2 +x=0 dt2 dt 31 (3) 解答 d²x dt2 +9=2cos 2t (1)一般解は,特性方程式 2 +3 + 2 = (入 + 1) (入 + 2) = 0 ⇒ 入 = -1, -2 より, x=cle '+c2e- -2t (C1, C2 は任意定数) である. (2) 一般解は,特性方程式 X2 - 2X + 1 = (入 - 1)2 = 0 ⇒ 入 = 1 より, z = e (Git+c2) (C1, C2 は任意定数) である. (3)この微分方程式の非同次項が 2 cos 2t なので、 一つの解はn(t)=Acos 2t + Bsin 2t d² (Acos 2t + (AとBは定数)という形であるとして, 微分方程式の左辺に代入すれば, dt2 Bsin 2t) + 9(Acos 2t + Bsin 2t) = 5A cos 2t + 5B sin 2t となる. これが 2 cos 2t に等 しくなるように A と B を決めれば, A = 2/5, B = 0 となる.よって,一つの解は 2 d²x n(t)== cos2t であることがわかる. また, 同次方程式 +9=0の一般解は, 特性 dt² 方程式入2 +9 = 0 ⇒ 入 = ±3i より C cos3t + C2 sin 3t である. よって, 求める一般 解は,同次方程式の一般解と非同次方程式の一つの解の和であるから π = C cos3t + C2 sin 3t + = cos 2t 5 (C1, C2 は任意定数) である.

助けてください、どうしてもス、セがわかりません。 解き方教えてください。

(5) 水平でなめらかな机の上に質量m[kg] の小物体Aを置き、 Aにばね定数 k [N/m]のばねの一端をつけて、 他端を壁に固定した。Aにかるい糸をつけ机の端の滑車に通して他端にAと同じ質量m[kg] のおもりBをつる したところ、バネが自然長からx。 [m]伸びて静止した。 次に、 おもりBを少し下に引いてはなしたところ、 小物体 AとおもりBは単振動した。 バネの伸びがx [m] からさらにx [m] 変位しているときの糸の張力をT [N]、 小物体 A, おもりBにかかる加速度をa [m/s]とすると、小物体Aについての運動方程式は( サ)となり、おもり Bについての運動方程式は( ジ と書ける。 これより、加速度 a = ( [m/s2となり、 また、こ の単振動の振動数は ( セ [s''] となる。 ス (6) なめらかな水平面とそれに続く角度9のなめらかな斜面がある。 質量 [kg]の小球が初速度vo [m/s]で斜面 R SZT