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Physics Senior High

この問題がわかりません教えてください!

東京 R O ブェノスアイレス 図1地球貫通エレベータ 図1のように地球に東京から地球の中心を通り、アルゼンチンのブエノスアイレス (1400km 程ずれますが)までトンネルを掘り、直通のエレベータを作ろう。 このトンネ ルの中は真空とし、再辺で動かそうと思う。地球の密度pは均一であるものとする。摩擦 もない。地球(質風、Me) とエレベータ (質量、 m) の間の力は、万有引力の法則が成り立 ち、地球の半径を R、 万有引力定数をGとすると地表では、 , Mcm F=-G- R =-mg, という万有引力が働く。 ここでgは重力加速度である。しかしながら地球の内部に入って 行くと、ニュートンのシェル定理によって中心からエレベータの位置までの質量のみがカ を及ぼし、それより外側に位置する分の質量からの寄与は相殺される。以下の問いに答 えよ。 1. 半径zまでの質量を M(z)とする時、 その深さでの寄与する万有引力F(x) を記せ。 2. 地球が球体であるとした時に、 地球の質量 Mc と、 半径rまでの質量M(x) を、 半 径Rと密度pを用いてそれぞれ表わせ。 3. ここまでの結果と、 (1) 式を用いて、 F(x)の表記から、 McとGを消去し、 カ F(z) を」とRとむを用いた表式に直せ。 4. エレベータの運動方程式を書き下せ。 5. 運動方程式を解け。 但し、t=0で、 r=R、 "=0であるとする。 6. 東京からブエノスアイレスまでの所要時間を求めよ。 7. 地球の半径をR=637x10°m、 重力加速度、g=9.80m/s° とし、 所要時間の値を 分単位で求めよ。

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Physics Senior High

お願いします

LINE 23:40 6月3日(木) 全@ 63% lus-hs.sakura.ne.jp-非公開 [2009 秋田大) 光やX線などは,波動としての性質だけでなく,粒子としての性質をあわせもって いることが、光電効果やコンプトン効果によって知られている。ド.プロイは、これと は逆に粒子だと考えられていた電子などにも波動性があるのではないかと考えた。この ように,物質粒子が波動としてふるまうときの波を物質波といい,その被長をドプロイ波 長という。質量m (kg], 連さむ[m/s) の電子が示すドブロイ波長え(m]は,m,uとプラ ンク定数を[J-s]を用いて表される。 図1のような実験装置で、フィラメント から速さ0で放出された質量m[kg],電荷 -e[C]の電子が電圧V(V]によって加速さ れたとき,加速後の電子の速さをvとする 加速電圧V 電子線検出器 と、 2meV [m/s] と表される。また。 S 」 os フィラメント 結品 この電子のドプロイ波長入は,m, c, V, hを用いて表される。加速された電子をビー ム状の電子線にして、図中の非常に薄い結晶 に入射させると,X線と同様に結品を構成する 原子からある角度で散乱された電子線が強めあ う。結晶付近を拡大した図2で考えると,結晶 中の原子の並んだ格子面の面間隔をd [m], 入射電子線と格子面のなす角度をeとして、 ある関係式を満たすときに,格子面と角0を なす方向に出た電子線が強めあう。 この関係式から結品の格子間隔や構造を決め ることができる。 いま,格子面の面間隔dが1.0×10-10 m である結晶の格子面に,入射角度@= 30°で 格子面 図1 格子面 図2 電子線を入射させる。加速電圧Vを1.0×10° V から増加させていくと,反射角度 0=30° の位置にあった電子線検出器の強度が極大を示した。最初に極大を示す加速電 圧Vは |[V] である。 ただし、m=9.1×10- kg, e=1.6×10-9 C, h=6.6×10- J-s とし、有効数字2 桁で求めよ。

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Physics Senior High

解説お願い致します。 やり方が分かりません。

*重力加速度の大きさをg=9.8m/s とします。 【S-7】軽い滑車に掛けた軽いケーブルの一端に物体A(質量4.5 kg)をつるし,他 端に物体B(質量 2.6 kg)をつるして静かに放しました。両物体の加速度の大き さaは[1] m/s となり,ケーブルに作用する張力の大きさTは[2] N となりま A B した。 図 5-7 【5-8】水平な地面の上で等速円運動をしているトラックについて考えます。正 面から見たトラックは左右対称であり,前後には一様であるとします(物理 における一様は「場所による違いがない」ことを意味します).トラックの質 量は5t, 左右のタイヤの間隔は 175 cm, 地上から重心までの高さは 145 cm です。単位記号のtはトンであり, 1000 kg を表します。トラックの速さ(円 周上の接線速度の大きさ)は 56km/h で,一定に保たれます。計算において, タイヤの幅は無視しますが,タイヤの摩擦性能が優れていて横すべりはしません。 *トラックの重心の回転半径が 63 mのとき,トラックに作用する遠心力の大きさFは[3) kN です。このとき,運動経路である円(半径63m)の外側に位置するタイヤで支える重さ Rは(4] kN です。 図 5-8 *トラックの円運動の半径rを徐々に小さくしていった場合,トラックが転覆するのはrが [5] m となったときです。 【5-9)長さ1= 1.4mの伸縮しない軽い糸の先端に小物体P(質量850 g)を取 り付けて,固定点0からつり下げます。点0の直下にある点Aを中心とし て,小物体Pを水平面内で等速円運動させます。回転半径rは 55 cm です。 回転する向きを正とします。このとき,小物体Pに作用する遠心力の大きさ Fは[6] N です。また,小物体P の角速度 oは[7] rad's であり,毎分回 転数nは[8] rpm です。 図 5-9 O

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