この問題のⅡとⅢなのですが、初期条件がなぜこんな値になるのかわからないです。どなたか細かく教えてください🙇‍♀️

例題2.1 I. 加速度がa(t) = 2t [m/s2] と表されるとき速度、位置を求めよ。 初期条件は、時刻t = 0 [s]のとき、速度[m/s]、位置[m] はv=x=0とする。 v(t) = √ 2tdt =t2+C x(t) = C ) = √(x² + c ) dt ==² ² + 0 t3 =- + Ct + D 3 t3 初期条件より、C=D = 0 v(t)=t2 x(t)= 3 II. 速度がv(t) = 2t [m/s]と表されるとき加速度、位置を求めよ。 初期条件は、時刻t=1 [s] のとき、 位置 [m] は x = 0 とする。 a(t) = 2 x(t) = √ 2tdt = t2+C 初期条件より、 C = -1 a(t) = 2 x(t) = t2-1 III. 速度がv(t) = 2 cos 2t [m/s] と表されるとき加速度、 位置を求めよ。 初期条件は、時刻t=1 [s]のとき、 位置 [m] は x = 5 とする。 a(t) = -4 sin 2t |x(t) = S 2 cos 2t dt = sin 2t + C 初期条件より、 C = - sin2+5 a(t) = -4sin2t x(t) = sin2t - sin 2 + 5

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

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。

この問題の30〜36を教えてください。 2枚目はv(t)とx(t)の答えです

II page-3 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、番号には 「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すること。 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。 軸上を運動する質量3kgの物体に, 速度でに依存する抵抗力F-6(vv) が作用している。 時 刻t=0において,この物体は0の位置にいて 204m/sの速さでz軸の正方向に運動していたと する。この物体の運動方程式として適切なものを以下の選択肢からすべて選ぶと 21 となる。 (選択肢) dax dv d²v ①3- = -6(V) ②3- = dt -6(√)335 = dt dt2 =-6(VD) ④3- =vo - 6(√)³ dv dt ⑤ 3 =vo-6(vv) ⑥ z=-vot- (vo)342 ⑦ dt この運動方程式は, 変数分離を用いると, dv 03/2 = 22 23 1 I= =vot- (viit2 dt. と変形でき, 両辺の積分を実行して、 初期条件を用いることで, 24 v(t) = 26 (1+25t) と求まる。 また, 時刻における物体の位置z (t)は, 27t x(t) = う 1 + 28t となる。これらの結果から,この物体は無限に時間が経過したときに= 29 の位置で止まること が分かる。 物体がx=0からある点=Xまで動く間に抵抗力Fがする仕事Wは, 抵抗力Fを物体の動き方に あわせてで積分することによって求まるから, W = = √³ Fo X Fdx, を計算すればよいが,この計算を実際に実行するためには, 積分変数を位置から時刻tに変換して 時刻t=0から物体が=Xに到達したときの時刻t=Tまでの間にFがする仕事を求める式に変形 するのが便利である。 dr = v (t) dtに注意しつつ, 置換積分を利用してこの計算を行うことで,Wを 3132 求めることができる。 例えば, t=0からt=1/2までの間にFがする仕事は [30] - である。 33 方, 物体がt=0から29で止まるまでにFがする仕事は, T∞の場合のWを考えればよく, その結果は W=343536となる。

この問題がわからないので教えてほしいです。

図のような滑らかな斜面がある. B点はA点より 1.0m高い. C点はA点より 1.0m低い. E点はA点と同じ高 さである.左側から滑ってきた質量 2.0kgの物体Iは,速さ 7.0m/sでA点を通過した後, B点, C点, D点を 超えていった.その後, E点を過ぎた物体は,静止した質量 10kgの物体II と衝突して止まった.衝突後,物体 IIは右向きに動いていった. A点の高さを地面の高さとし, 以下の問題に答えよ. 物体I A B (1)物体IがA点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. (2) 物体IがB点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. (3) 物体IがB点に達するまでに重力のした仕事はいくらか. (4) 物体IC点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. (5) 物体IE点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. D E 物体ⅡI 00000000 (6) 物体 D点を超えたときの速度がほとんどゼロだったとする. D点の高さはいくらくらいか. (7) 物体Ⅰと物体II が衝突した後, 物体 II の速さはいくらになるか. (8) この衝突のはね返り係数はいくらか.

1枚目の問題から2枚目の写真の答えになる過程を知りたいです…何度やっても2枚目の答えになりません😭 教えてください🙇‍♂️

【問題】 万有引力下における質点の運動の軌跡は,図の焦点 Fを原点とした極座標系を用いて a(1-e²) r(0) = 1+ecos 0 b 0 x 0 a F f=ea -b (1) と表現される. この軌跡が,図の点O (Fから距離 ea 離れて いる)を原点にしたデカルト座標系では,すなわち, x=rcost+ea,y=rin0 として, (+)-1 (2) (3) と表わされる (すなわち楕円を描く) ことを示しなさい. ただ し, b2=a2(1-2) である.

5,6,7,8解き方が分かりません…

5. 等加速度運動 (ii) で,速度の向きを検討せよ.ただし,20とする。 C2 C2 (C1 > 0 のとき常にà > 0, C1 < 0 のときt<- ならば 0, t> - なら 201 2c1 ばぇ < 0) 6. x軸上をx = a + b sin wt で運動している質点がある. ただし, 0<b<a,w> 0 とす る.位置,速度、加速度の図を描き,速度,加速度の大きさが最大値となる時刻を位置 のグラフに移し, 位置のグラフ上に,それぞれの大きさと向きを示せ. 7. 自動車が時速100kmで半径200m のカーブを曲がるときの加速度を求めよ. (3.86m/s2) 8. 遠心分離器が1分間に4000回転するとき,回転中心から10cmの位置での加速度は重 力加速度の何倍か. (1.8×10)

どうやるのかよく分かりません

18:39:08 * 19% ⑥ プレビュー moodle.s.kyushu-u.ac.jp/log C = 考えよう。 自動車A,Bの運動方程式をかけ。 HS ii) 今度は解いてみよう。 各々の速度を運動方程式を時間で1回 積分することで求めよう。 iii) では相対速度は? (4)テストで10点の人が2人、 15点の人が5人、 20点の人が3人のと き、平均値は、点数と人数をかけたものを総人数で割り算する(あた りまえ)。 重心は 「密度」 の平均位置と考えることができるので、 例 えば長さαで重さがMの棒状の物質を原点からx軸に沿って配置し、æ における密度をp(r) とすれば、 先述の点数に該当するのがェで人数に 該当するのがp(z)、 総人数がMとなるので、 平均位置・・・つまり重 心は11S æp(x)dx で計算することができる。このことを念頭に90度 に折れ曲がった以下のような重さMで均一な密度の棒の重心を何の公 式も用いず、 積分によって求めよ。 4/14追記 持ってきた問題がよく なかったです。これだと2重積分ではなく、x軸に沿った棒とy軸に沿 った棒の二つに分け、 各々の重心を各々平均位置で求める方法が適切 ですね。 というわけで、 二重積分ではない方法で解いてください。 y M 2 IIII 4 T 78

物理の電磁の問題です。この問題のivとvがわかりません。ivは静電ポテンシャルを使うということはわかっているのですが、使い方がわかりません。教えていただけると幸いです。

(1) 点 (a,0,0)に点電荷-α, 点 (-α, 0, 0) に点電荷+2g をそれぞれ置く。 電荷の周囲は真 空とし, 真空の誘電率を∈。 とする。 (i) ry-平面内でこれらの電荷の周りの電気力線と静電ポテンシャルの概形を描け。 (ii) 原点(0, 0, 0) での静電ポテンシャルと静電場のベクトルを求めよ。 (iii) 点(0, 4, 0) での静電ポテンシャルと静電場のベクトルを求めよ。 a, (iv) 点電荷 Q を原点(0, 0, 0) から点 (2a, 0, 0) に移動させた際に静電場が電荷にする仕 事と,点(0,0, -a) から点(0, 0,α) に移動させた際に静電場のする仕事をそれぞれ 求めよ。 (v) これらの電荷から十分離れた点 (x,y,z) (即ちr=(x^2+y^2+z^)1/2>>αとなる点)での 静電ポテンシャルを求め、 どのようなポテンシャルになっているか説明せよ。

物理の力学の問題について質問です。 過去問を解きたいのですが全く答えが分からないため、解いて頂けないでしょうか？

物理学 ⅡⅠ 期末試験 問題用紙も回収します。 選択式の問題は、正しい選択肢を記号で記すこと。 記述式の 問題は､解答だけではなく、 解答に至る考え方も書くこと。 ベクトルはそれとわかる よう書くこと. ① 質量mの質点の位置ベクトルを、運動方程式を Fとする｡ (1) 質点の原点のまわりの回転の運動方程式を導出せよ。 (2) 外力Fが中心力のとき、 角運動量が保存することを示せ。 (3) 質点が (x,y) 平面内を運動する場合、 原点のまわりの角運動量を極座標 (r, Φ) を用いて表せ。 2② 軽い針金でできた一辺lの立方体の枠がある。 1つの頂点に糸をつけ、隣接す 頂点P1, P2, P3 にそれぞれ質量 mi, m2, m3 のおもりをつけて吊り下げたとこ ろ、静止した。 重力加速度ベクトルをg とし、 OP = r. (i=1,2,3) とおく。 7₁ g↓ (1) 系の重心 (質量中心) Gの位置ベクトルrc をri を用いて表せ。 (2) 重力は重心Gに働くとしてよいことを示せ。 (3) 糸の張力の大きさを求めよ。 (4) 重心G と支点は鉛直線上に並ぶことを示せ。 (5) OP が回転軸のときの慣性モーメントI を求めよ。 (6) P1P が回転軸のときの慣性モーメントⅠ'を求め よ。 3 固定軸のまわりで回転する剛体を考える。 剛体の質量をM,重心GとOとの距離をん, 剛体 の軸Oのまわりの慣性モーメントをIとする。 図 のようにx,y,z軸を取り、 剛体の運動を偏角めで 表す。 重力加速度をg とする。 x P3 Ø R 2₂ G Mg P2 P1 (1) 回転の方程式として正しいものを選べ。 do (a) IapzMgh cos o (b) latMghsin o (c) IamMgh cos o (d) apzMgh sino (2) 運動は微小振動であるとする。 周期Tとして正しいものを選べ。 Mgh (a) 2 I I 9 (b) 2 Mgh 2ヶ (c) 21 (d) 2π√√ h 9 (3) 運動は微小振動であるとする。 初期条件として、角度だけ持ち上げて静か に離した。このときの重心の運動として正しいものを選べ。 但し以下では、 は微小振動の角振動数を表す。 (a) r(t) = hoo cos(ft), y(t) = h (c) π(t)=hdo sin (St), y(t)=h (e) x(t)=hdocos (ft), y(t)=hdo sin(St) (b) x(t)=h, y(t)=hdocos (nt) (d) π(t)=h, y(t) hdo sin (St) = (4) 前間の重心運動に対応した回転軸Oに働く抗力 R = Rzex + Ryey として正 しいものを選べ。 (a) R=-Mg, Ry=MhQdocos (t) (b) R=0, Ry=MhΩ2 do sin (nt) (c) R-Mg, Ry=0 (d) R=MhQ2 do cos (St), Ry=MhΩ do sin (Qt) (5) 安定に静止した状態で、 剛体に角速度ω を与えた。 この場合の力学的エネ ルギーEの値として正しいものを選べ。 但し位置エネルギーの基準点は0と する｡ (a) E = 0 (b) E=Mgh (c) E-Mgh (d) E ==Iw (e) E ==Iw+Mgh (f)=1/2Iug-Migh (6) 前問の初期条件の下で、 剛体が1回転するために必要な角速度wo の最小値と して正しいものを選べ。 (a) 0 (b) √20 (c) 2Ω (d) 4Ω (7) 回転軸の位置、 すなわちんの値を変化 させたときの慣性モーメントIの変化を 表すグラフとして正しいものを選べ。 -h A" (b) $+) (d) ・h