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Physics Senior High

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか?

49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔[〔mol] の 単原子分子の理想気体が入っていて, 圧力と温 度TOK]は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は Mi [kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており, 容器の底からの高 さはL][m]である。気体定数をRJ/mol・K], 重力加速度を[m/s2] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ、温度が T1 〔K〕 になったときM が上に動き始めた。 温度 T1 と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け、高さが12/23L 〔m] となった。このとき の温度T2 〔K〕を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W2 〔J〕 と気体に加えた熱量Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして, 外力を加えてMを ゆっくりと押し込み, 元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T 〔K〕を求めよ。 また,このとき気体がされた仕事 W [J] を求めよ。 ただし, この断熱変化の過程では圧力Pと体積Vの間に は PV 3 =一定の関係がある。 (京都工繊大) Base 771 3 Level (1),(2)★ (3)★ Point & Hint Cv= Cp= ※ この3式は「単原子」のとき (1) 前後の状態方程式と, ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える。 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では,気体がする仕事=P⊿Vとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 ♪は比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので, y = = 12/12/12/2=121238 となっている。あとは第1法則の問題。 M -R ヒーター 10000 単原子分子気体 3 U= -nRT 2 5 R LECTURE (1) 初めの気体の状態方程式は PSL = nRTo ...... ① ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = RT ...... ② そして、このときのピストンのつり合いより PS = PS+Mg..... ③ MgL Ti = To+ nR QinCvAT=- R(T₁-To) = 32 MgL ① ~ ③より 定積変化だから P1での定圧変化が起こる。状態方程式より PS・・ S/L=nRT2 4 (2) より そして そ T₁ = 3 T₁ = 2 (T. + Mg L nR W₁ = P₁AV = P₁ (S. 3/L-SL) より 49 熱力学 状態方程式より (3) 高さまで押し込んだときの圧力を P3 とすると B 第1法則より PS T3 = Mg また, Q2=nCAT=n212R(T2-T)=(nRT+MgL) 4U』を調べ ( 4U2=220R (T-T) 第1法則 4U2 = Q2+(-W)を用いて 4U₂ Qを求めることもできるが、まわりくどい。 143 P.(SL) = P.(SL) ( ∴. P3= P1 PS ピストンが動いて も上図の状況は変 わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 =1/23PSL=/1/2nRT=1/12(nRT+MgL) ②を用いた (2) *P₁.SL = nRT .... (3) ³T₁ = (3) ³( T. + MgL) 'T= nR 2nR(T₁-T₂) = 0+W₁ W₁ = (2) ² (2) ³-1} (nRT. + MgL)

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Physics Senior High

4の運動エネルギーの答えが8なんですけどなんでですか ?😱

11:40 7月27日 (水) 完了 1 質量mの物体が速さvで運動していると、 停止するまでに物体がする仕事の量が ことで物体は m²2²のエネルギーを持っている。 2 【手順】 運動エネルギー KTJ KIJ=1/12m²にmとvの値を代入 K[J]= 運動量の大きさ ワーク 58 (2/4) 【例題】 ① 質量1.0×103kgの車が東向きに 72km/hで走行しているときの運動量と運動エネルギーを求めなさい。 運動エネルギー KJ K[J]=mv²にm=1.0×103kgとv=72000m+3600s=20m/s を代入 x 1.0×10kg x(20m/s)²=2.0×10'J 2 向きは速度と同じ東向き 運動量の大きさ p=mv に m=1.0×10kgとv=20m/s を代入 p=1.0×103kg ×20m/s = 2.0×10°kgm/s 向きは速度と同じ下向き 100 m²なので運動している 2 36 [1720 72 P 920726= 必要なら質量 m[kg]に、 速さvは [m/s] に変換する ワーク 52 ② 質量 6.0×10kgの人が自由落下を初めて0.50 秒後の運動量と運動エネルギーを求めなさい。 但し重力加 速度を10m/s²とする。 運動エネルギーK[J K[J] = 1/12 m²にm=6.0×10kgとv=10m/s × 0.50s = 5.0m/s を代入 K[J] = 1/12 ×6.0×10kg ×(5.0m/s) = 7.5×10'J p=mv に m=6.0×10kgとv=5.0m/s を代入 小 80%| 答. 運動量東向き 2.0×10*kg・m/s 運動エネルギー2.0×10° 大きさは6.0×10kg×5.0m/s = 3.0×102kgm/s ワーク 52 ワーク 16 答, 運動量下向き 3.0×102kg・m/s 運動エネルギー7.5×102J 【問題】 重力加速度を10m/s2として (1)~(10)の問いに答えなさい。 (1) 質量 6.0×10kgの人が東向きに 5.4km/h で歩行しているときの運動量と運動エネルギーを求めなさい。 (2) 質量 0.10kgのボールが東向きに40m/sで飛んでいるときの運動量と運動エネルギーを求めなさい。 (3) 質量 2.0kgの物体が東向きに72km/hで飛行しているときの運動量と運動エネルギーを求めなさい。 (4) 質量 1.0×102gの球が上向きに40m/sで上昇しているときの運動量と運動エネルギーを求めなさい。 J J=1/2m² 1/2×100×14073800000 (40) (5) 質量1.0×103kgの車が北向きに 36km/hで走行しているときの運動量と運動エネルギーを求めなさい。

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Physics Senior High

例題6の(3)についてです。 sin180°は0なのに、なぜ0<=sin2θ<=1になるのでしょうか。 よろしくお願いします!

例題6 斜方投射 地上の点から小球を, 水平方向と角をなす向きに大きさ v[m/s] の初 速度で投げる。重力加速度の大きさを g [m/s'] とし,必要があれば 2sinocos0= sin 20 を用いよ。 (1)最高点に達するまでの時間 [s] とその高さん [m] を求めよ。 (2) 落下点に達するまでの時間 t [s]と水平到達距離 1 [m] を求めよ。 (3)初速度の大きさを変えずに, 角0 を変えて投げるとき,小球を最 も遠くまで投げるための角8 を求めよ。 解 (1) 最高点では速度の鉛直成分 (y成分) が0 となる。 「vy = vosine- gt」(p.38(34) 式) より 0 = vosin0 - gt1 vo sin [s] g 「y = vosino.t-1/12gf」(p.38(35)式)より h = vosin 0.t₁-1/2 gt₁² よって h = = vosin .. -1/12/29(sine) = Vo sin g = g (2) 落下点では鉛直方向の変位が0となる。 「y = vosino.t- 1/12 gt2」(p.38 (35) 式) より t2= 最高点に達する 用語 →速度の鉛直成分が 0 - 0 = vosin 0-1₂-2gt₂2² = -29t₂(t2- 20osin 0 g 2v sin 0 l=vocosAt2 = = sin' 2g ² g t2 > 0 より 水平方向については,「x = vocost」(p.38(33)式)より vo² sin 20 2v sin Acose g [m〕 g (32)の1が最大になる 0 を求めればよい。 0° ≦ 0 ≦ 90°の範囲では 0 ≦ sin 20 ≦1となり,1は sin 20=1のとき最大となる。 より 0 = 45° よって20°= 90° [s] vo² 0 [m〕 20

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