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Physics Senior High

答え合わせがしたいので 穴埋めしてくださると助かります!

2. 以下の文中の( )に最も適する式・数値を答えよ。 右上の図のように、 速さぃ、半径r で等速円運動する物体の速度ベク トルの向きは時間とともに常に変化するので、 等速円運動する物体は加 速度を持っている。 下図は、上図で物体が基準線から角0だけ回転した 位置にある点Aから点Bに角 40だけ移動したときの、それぞれの速 度ベクトルを拡大して書き出したものであり、その速度変化は下図の4 vとなる。この間の移動時間を4t とすると、このときの平均の加速度 の大きさは(1) である。また、二つの速度ベクトルの間の角は上図における角 (2) に等し い。 その後、時間がたつにつれて速度ベクトルは半径の円を描くように 動いていくので、 速度変化 4vは速度ベクトルが描く円の弦になってい ることがわかる。 時間 4t が十分小さいときには角 (2) も十分小さい。し たがって、このとき弦の長さは円弧の長さに等しいとみなすことができ るので、Av とぃおよび (2) の関係は角度の単位 [rad] の定義より、Av ≒(3)と近似できる。 これを(1) に代入して⊿v を消去すると物体の瞬 間的な加速度の大きさが得られ、 α= (4) である。ここで、 角速度 ① の定義より、 At で表すとω = (5) であるから、加速度 αはひおよびを用いて α = (6) と書ける。 また、 ひとの関係は v = (7) だから、これを用いてαを半径r および角速度 の だけで表すと、α= (8)となる。また、 逆に v = (7) より α = (6) の を消去して、 α を半径rおよび速さvだけで表 すと、α= (9) となる。 加速度の向きは半径方向中心向きなので、このαを特に向心加速度と呼 を (2) と TOE D Av 1 V ABA 0 a

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Physics Senior High

物理の力学、バネで繋がれた二物体の落下の問題についてです。 2(1)(3)が分からないので、ご教授いただけると幸いです。 ・2(1) 鉛直上向きを正とした時、衝突後の速度の物体Bの速度がvとなっていますが、なぜでしょうか? 感覚的にはBの速度がが0となり、Aの速度がが-... Read More

2 自然長 Lo ばね定数kの軽いばねの一端に質量mの物体A、 他端に質量 2mの物体Bを取り付けた。これらの物 体の運動について考える。 物体の運動は鉛直上向きを正とし、 重力加速度の大きさをgとする。 また、 物体の大きさ や空気抵抗は考えない。 各物体は鉛直方向にのみ運動するものとして、 下の1,2の問いに答えよ。 1 図1のように物体Bを下にして水平な床上に静かに置いたところ、 物体Aはつりあいの位置で静止した。 このと きの物体Aの位置を原点とし鉛直上向きにょ軸をとる。 物体Aを距離dだけ押し下げて静かに放すと、 物体Aは 単振動をした。 この間、 物体Bが床から離れることはなかった。 下の (1) (2) (3) に答えよ。 つりあいの位置O 図1 Lo 物体A (m) ばね (k) (1) 物体Aが原点Oにあるとき、 ばねの縮みはいくらか。 (2) 物体Aを放した瞬間を時刻t = 0 として、 時刻における物体Aの変位と速度を求めよ。 (3点) 〈各2点) (3) 距離dを大きくして、同様の操作をすると物体Bは床から離れる。 そうなるための、 距離dが満たす条件を求 めよ。 <3点> 図2 物体B (2m) 床 2 図2のように、物体Bを下にし、 自然長 Lo を保つようにして、 水平な床上の高さから自由落下させた。 物体 Bが床と衝突した後、 物体A、 物体Bは2物体の重心に対して、 ともに周期Tの単振動をしながら、 ばねと接続さ れたままはね上がった。 物体Bが床と衝突してから、2度目に床と衝突するまでの時間はTよりも長く、2度目以 「降の衝突については考えない。 物体Bと床との衝突は瞬間的で弾性的であり、 hはL。 に対して十分に大きいもの として、 下の (1) (2) (3) の問いに答えよ。 物体A ばね 物体B 床 (1) 物体A、 ばね、 物体Bを一つの物体と見なしたとき、床との衝突における反発係数の値はいくらか。 物体A、 物体Bの重心の運動をもとに答えよ。 ただし、一般に、 物体1 (質量m1, 速度)、 物体2 (質量mz、 速度 ) mi vi + m2 Vz の重心の速度は、次の式で与えられる。 重心の速度: #c= <3点> m+mz <3点> (2) Tを求めよ。 (3) ばねが最も縮んだときの、 ばねの縮みをTを用いずに表せ。

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Physics Senior High

このやり方で答え合わなかったのですがどこの部分が間違ってるか教えてほしいです

[解] 右のように電位を割り振る。 電x 〔V〕の孤立部分について 10(x-100)+20(x-40)+30(x-0)0 電位 B + 100V A x=30 .. V-100-30-70 (V) QL=20×(30-40)-200[C (別解) スタンダードな解法を用いてみる。ま ず、各コンデンサーの電気量をQ., Q2, Q [C] とし, 電圧 V1, V2, Va 〔V〕 とす る。 +、-の配置は適当に決めておけばよ い(もし違っていたら, Q や V の値が負でで Ⅱ コンデンサー **** HH OV Q. 1 B V₁ 電位 + 40V 基準は適当に決める。 なるべく電位の低い 所をとるとよい。 V₂ Qa tv₂ ET a Q2 100V 59 Q,=10V...... ① Q220V/2.... ② Qs=30V ③ 孤立部分の電気量保存より (Q,) + Qz+Q=0....... ④ - さらに, 2点の電位の差より (極板の + - に注意して電位の上がり下がりを 調べることにより) aとb (a→ba→c→b) d 40V 100=V3 + V1 aとc (aca d→c) Vs = 40+ V2 .⑥ これで未知数6個に対して, 式が6個でき, 連立方程式が解ける。 ①, ②, ③ ④ に代入して -10V1 +20V2+30Vs = 0 … ⑦ ⑤, ⑥,⑦の連立を解くと V1=70 [V], V2=-10 〔V〕, V3=30 〔V〕 図より 20μFの左側の極板は +Q だから +Q2=20V2=-200 [μC] 「電位による解法」 がいかに速く解けているか, よく味わってほしい。

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