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Physics Senior High

3番と4番の解説を頂きたいです。

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 例題31 等速円運動 120||126||128|130 右図のように,長さLの軽くて伸びない糸の一端につけ た質量 m のおもりが, 水平面内で角速度のの等速円運動を している。糸が鉛直線となす角を0, 重力加速度の大きさを gとする。 (1) 地上から見たとき, おもりにはたらく力の名称を答えよ。 (2) おもりから見たとき, おもりにはたらく力の名称を答えよ。 (3) おもりにはたらく向心力の大きさを m, g, 0で表せ。 また, m, L, 0, で も表せ。 m の (4) 遠心力の大きさを m, L, 0, ω で表せ。 また, 向きを答えよ。 解答(1) 重力, 張力 重力,張力,遠心力 (3) 実際にはたらく力である重 力と張力の合力Fが向心力 となるので, F= mg tan0 また,円運動の運動方程式よ り,m(Lsin0)ω"=F したがって, 地上から 見る おもりから見る センサー 37 円運動では, 地上から見た 場合,実際にはたらく力の みを考え,遠心力は考えな い。物体から見た場合, 実 際にはたらく力のほかに遠 心力を考える。 張力T 張力T m遠心カ m F 0 遠心カ=mro=m- F=mLo'sin0 重力 mg 重力 mg 向きは,円の中心から遠ざ かる向き。 (4)f=mro? より, mLw'sin0 向きは円運動の中心0から遠ざかる向き

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Physics Senior High

4番です。 なぜ再び共鳴するときは5倍振動の定常波が生じているときなのですか?

口笛は,気流の乱れによる音(カルマン渦)が, 口内の空気と共鳴して "ピー という音になる »236||237||243 スピーカー 右図のような気柱共鳴実験装置で, ガラス管の管口から少し はなして上方に取りつけてあるスピーカーから一定の振動数の 音を出しておき,ガラス管に満たした水面を徐々に下げていっ たところ,気柱の長さがLのところで初めて大きな音が聞こ えた。さらに水面を下げていくと, 気柱の長さがLのところ で再び大きな音が聞こえた。音速を1Vとする。 (1) 管内の音波の波長入をL, Laを用いて表せ。 (2) 開口端補正4Lを入, Lを用いて表せ。 (3) スピーカーから出された音の振動数子を1V, L, Laを用い て表せ。 例題56 気柱の共鳴 (4) Leよりも水面を下げていき, 再び大きな音が聞こえたときの気柱の長さLを L, Lを用いて表せ。 解答(1) 図1のように,気柱の長さがL. Leのとき, 波長入 の音波によって,管内に定常波ができているとすると, センサー 78 気柱の振動 管の開口端…定常波の腹 管の閉口端…定常波の節 L-ム=ラ A 図1 よって,え= 2(L.-L) (2) 図1より, TAL “右図が2つで 4L=ーム 半波長” “右図が4つで 1波長” (3) v=fA より。 2 V. f=ス V 2(L-L) (4) 音の振動数は変わらないので, 波長もその ままである。再び共鳴して音が大きくなるの は,図2のような5倍振動の定常波が生じて いるときである。このときのLは今の5倍 図2 センサー79 弦や気柱には固有振動数 fm(m=1, 2, ……)があり, 外部からの振動とそのどれ かが一致すると,共振(共 鳴)する。 から4L をひいたものであるから, L=×5-4L= 2L,-L 4 ベマ

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