浮力について、このvは水に浸かっている物体の体積と捉えて良いのでしょうか？

水中の物体が受ける浮力の大きさ FIN」は次の式で表される。 浮力 F = pVg 浮力 F (59) 水 (密度) 体積V F〔N〕 浮力の大きさ 体積V [kg/m³] 水 (流体)の密度 V[m²) g [m/s2] 物体が排除した水 (流体)の体積 (volume) 重力加速度 (gravitational acceleration) の大きさ 物体が排除した 水の重さ PVg 大気圧po 浮力の大きさは物体自身の密度とは 無関係であることに注意。 圧力 pot phig h₁ 水 h2 ↓F (密度p) h F2 (h=h₂-h₁) — 底面積 S 図68 浮力の式の説明 図のような、水中にある 体を考える。物体の側面が水から受ける力はつり ている。物体の上面が受ける力の大きさ F,[N]と が受ける力の大きさ F2 [N] の差が浮力 F〔N〕となる F=F2-F =(po+phzg)S-(po+phig)S 体積V=Sh 圧力 pophag = = phgS= pVg Op.88 p′'=potphg

(3)の問題が分かりません。糸が切れないようにと書かれているのにT＜2MGとなるのが分からないです。切れないようにと言っているのだからT＞2MGとして解いていくのが正解なんじゃないんですか？ じゃないと糸が切れない時ではなく切れる時の範囲を求めてることになりませんか。それと... Read More

752物体の運動 図のように,質量m, Mの2つの物体A,Bが糸で 結ばれている。 物体Aに大きさFの力を加えて鉛直上方に引き上げた。 重力 加速度の大きさをg とする。 AI m 12 (1) A, B の加速度の大きさαをF,m, M, g を用いて表せ。 T (2) 糸が引く力の大きさTをF,m, Mを用いて表せ。 T ないようにするにはFの範囲をどのようにしたらよいか。 ma (3) 2.Mg 以上の力が糸にはたらくと切れるような糸を使った場合, 糸が切れ B M 例題 15

(2)なのですが、解説を読んでもいまいちbとcが区別できません、、 変化後の圧力が断熱変化より等温変化の方が小さい理由を教えてくれませんか、？

思考 320.Vグラフと V-T グラフ 8.3J/(m2 積 ピストンがついたシリンダー内に理想気 15: (a) V VV 体を閉じこめ,定圧変化, 等温変化,断 (B) C 熱変化の3つの過程で気体を膨張させた。 それぞれの過程における気体の圧力と体 積の関係を図1に. 体積と温度の関係を 図2に示した。 次の各問に答えよ。 (A) $90 (b) 0 (1) 図1(a)~(c) を, 気体が外部に する仕事が大きい順に並べよ。 図 1 体積V0 温度 T 図2 (2)圧等温, 断熱の各過程に対応するグラフを図1の(a)~(c), 図2の(A)~(C) からそれぞれ選べ。 ヒント (2) 断熱変化では,外部にする仕事の分だけ内部エネルギーが減少する。 158 TIT 熱力学

丸で囲んだところについて，なぜそう言えるのか理由を教えて欲しいです

21 コンデンサー 大きな導体板P, R が 間隔 9cm で P- 平行に置かれ, Rは接地されている。 Pに+Q [C],R に Q [C]の電気量 を与え,PR間に一様な電場 (電界) を つくる。 接地点の電位を0とする。 A- 12cm 13cm B 4cm (1) P,R と同形で電気的に中性な, 薄 い2枚の導体板 AおよびBを, A はPから間隔2cm離れた位置に, GVR R - V-NEN M Bは Rから4cm離れた位置に入れ,PとAを導線でつないだ。 こ のとき, B の電位は 36Vであった。 P, A および B の電荷はそれぞ れいくらか。また,A,Bを入れる前のPの電位はいくらであった か。 M (2)次に,PとAをつなぐ導線を切り離し, AとBを導線でつないで から,Pを接地した。 AおよびBの電荷はそれぞれいくらになるか。 また,Bの電位はいくらか。

（1）の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

(2)で、グラフを使わないで求めると、式はどうなりますか？

13 エレベーターの運動 地上に静止していたエレベーターが,時刻 t = 0sに上昇 し始め、 最初の 4.0 秒間は一定の加速度で上昇し, 次の 2.0秒間は速さ 6.0m/sで上 昇した。 その後, 一定の加速度で 3.0 秒間減速し、 最上階で静止した。 (1)グラフ エレベーターの速さ [m/s] と時刻 t [s] の関係を表すグラフをかけ。 (2) 最上階の地上からの高さを求めよ。 (3)グラフ エレベーターが上昇した距離 x [m] と時刻t[s] の関係を表すグラフをかけ。 4 例題 5

(4)はなぜこの答えだとわかるのですか？そもそも一度静止したら、静止したままなのではないのですか？

図のように, なめらかな水平面内にあるx軸上を,質量 2kgの物 体が速度 12m/s で運動している。 12 m/s 2kg 6N →x づき / Q (1) この物体に時刻t=0s から,x軸の負の向きに6Nの力を加 え続けた。物体に生じる加速度の向きと大きさを答えよ。 運動方程式 ma=Fに値を代入していきましょう。質量は m=2kg, 加速度aは未知数なのでそのまま,力は負の向きに6N なのでF=-6Nです。 したがって, 2xa=-6 a=-3 x軸の負の向きに3m/s 2 (2)この物体が静止する時刻を求めよ。 (1)の答えから、 加速度が定数 (-3)であることがわかったので、こ の物体はx軸上を等加速度直線運動します。 したがって, 等加速 度直線運動の3公式を使うことができます。 (2)では, 物体が静止する時刻, すなわち速度 = 0 となる時刻を 求めるので, v=vo at の公式を用います。 公式にv=0m/s, vo=12m/s,a=-3m/s を代入して

(2)の3枚目の写真の解答のW＝－PΔVについてなのですが、問題文にはそのようにしていいとかいてないのですが、2枚目の写真のように近似してよいというのは覚えてしまってよいのでしょうか？

鉛直に置かれた断面積Sのシリンダーに, 圧 力P, 体積V, 絶対温度Tの単原子理想気体が 入っている。この状態からピストン(質量はM で,滑らかに動く)を鉛直下方に距離 xo だけ押 し下げて静かに放したところ,ピストンは運動 を始めた。 ただし, xo は底面からピストンまで 開 の高さに比べて十分小さく, 容器全体は断熱材 でできていて, 大気中に置かれている。 ピストン 単原子 理想気体 (g) I まず,この気体の断熱変化について考える。ただし,圧力,体積, 炭化に 温度の変化 4P, ⊿V, ⊿Tは微小なので,それらの積は無視する。 4 状態方程式を用いることによって, AP,AV, ⊿T の間に成り 立つ関係式を示せ。 (VA+V) (2) この変化において, 気体がなされた仕事 W を求めよ。 そして、 熱力学第1法則を用いて, ⊿T と ⊿Vの関係を記せ。

二についてで、3枚目の写真のW1＝V1IΔtとなるのが何故かわかりません。Iは変化してるのでこの式では表されないと思ってしまいました。教えてくださいm(_ _)m

次の文章を読んで, に適した式または数値を,{ のを一つ選びその番号を, それぞれの解答欄に記入せよ。 なお, からは適切なも はすでに で与えられたものと同じものを表す。 また, 問1~問3では,指示にした って、解答をそれぞれの解答欄に記入せよ。 ただし、円周率をとし,以下に登場 する物質や気体の透磁率はすべてとする。 (1) 図1のように,長さd,半径の円筒に抵抗の無視できる導線を一様に N回巻 き付けて作ったソレノイド(以下コイルとよぶ)がある。 円筒内部は気体で満たさ れており,コイルの長さdはと比べて十分長く,このコイルに電流を流すと円 筒内部には一様な磁束密度ができる。 このコイルに外部電源を接続して電流Iを 流したときに円筒内部に発生する磁束密度の大きさは イ である。 次に,微小時間 4tの間に電流をIからI + AIにゆっくりと変化させると コイルには誘導起電力 AI ロ × 4 が発生する(AIは微小量であり,起電 At 力の符号は電流の上流側の電位が高い場合を正とする)。 このことから,このコ イルの自己インダクタンスは ハ である。 また, 時間 4t の間に外部電源 がコイルにした仕事は ×4I である。 d 巻き数N

この問題のカについてで、図3のように、ad間、bc間は導線で繋がれているから等電位になり2枚目の写真の式が立てられるのは分かるのですが、それぞれの起電力が異なってショートするなどということはありえないのでしょうか？教えて欲しいですm(_ _)m

wwwwwww 電気容量のコン S デンサー, 自己イン ダクタンスのコイ ルとスイッチ S か XC L P らなる回路が,十分 に長い2本の平行な導体のレールに接続されている。 レールは間隔が で、水平に対して角度だけ傾いていて, 質量Mの導体棒Pが水平 に置かれている。 レール面に垂直に磁束密度Bの一様磁場がかけられ ている。Pはレール上を水平なまま, 摩擦なく動き,レールに沿って 下向きを正とする。電気抵抗は全て無視でき,重力加速度をgとする。 ISを帯電していないコンデンサーに接続し, Pを静かに放す。Pが レールを滑り落ち,速度がりになったとき,コンデンサーの電気量 Qは,Q=アである。このとき,Pを流れる電流をIPの加 速度をαとすると,Pの運動方程式は, Ma=イと表される。さ らに短い時間 4tの間にPの速度が4v だけ, コンデンサーの電気 量が4Qだけ増えたとすると, C, B, d を用いて, I=ウ Xa となる。これらの式から,Pが滑り落ちているときの電流IはI= と一定となることがわかる。 そして, Pが距離 xだけ滑り落 ちたときの速度はオである。 IISをコイルに接続し,Pを静かに放す。Pが x だけ滑り落ちたとき の速度をv,コイルに流れている電流をIとする。さらにPは短い 時間4tの間にdx=udtだけ移動した。電流の増加量を AIとする と,Pとコイルの2つの誘導起電力の関係からAIカ × 4x という関係式が得られる。 この式より, Pxだけ滑り落ちたとき て, Ma T= となる。そしてPの運動方程式は, x を用い クと表される。これよりPは振幅A=ケ 周期 コで単振動をすることがわかる。 そして, 位置 xでの速さ vは,v=サである。 ( 京都大 +東北大)