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Physics Senior High

1,2,3とも解りません。解き方(公式等)を教えて欲しいです。

問題 1 ケプラーくんは、質量Mの超巨大ブラックホール、 ガルガンチュアの周囲を公転する宇宙船の乗務員である。 初 め、この宇宙船はガルガンチュアを中心とする半径rの真円軌道を描いていた。 この宇宙船の中で生活し続けて早1 年、今、この宇宙船に危機が迫っていた。 そう、異臭問題である。 乗組員の生活ゴミやら排泄物やらは、 宇宙船の中 で溜まりに溜まり、もはや臨界点を突破していたのだ。 ケプラーくんは、 そこで異臭の原因を全部カプセルに詰め込 んで、船外へ捨ててしまうことにした。 質量 mo のカプセルを捨ててしまったところ、 宇宙船は質量がmにまで減 り、ガルガンチュアを一方の焦点とした近日点距離が遠日点距離が R であるような楕円軌道に移った。 公転軌道 はどの軌道の場合でも、ガルガンチュアのシュバルツシルト半径に比べて十分大きいものとし、 古典的な万有引力が 適用できるとする。 万有引力定数は G とし、 光速をc とする。 (1) 真円軌道で公転運動する宇宙船の速さ と、 公転周期 To を M, m, mo, r, R, G の内、 必要な ものを用いて簡潔に表せ。 (2) カプセルを捨てた後の楕円軌道における宇宙船の近日点での速さ v1 と v2をそれぞれ M, m, mo,r, R, G の内、 必要なものを用いて簡潔に表せ。 (3) カプセルを捨てた後の宇宙船の楕円運動における公転周期T を M,m,mo, r, R, G の内、必要 なものを用いて簡潔に表せ。

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Physics Senior High

高1 物理基礎 自由落下のとき、鉛直下向きってかならず書かないでいけないんですか?鉛直投げ下ろしや投げ上げにはないので疑問に思いました

例題 9 自由落下 がけの上で小球から静かに手をはなした。 手をはなしてから3.0s後に小球は水面に達した。た だし、空気抵抗は無視できるものとし、重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) 静かに手をはなしてから1.0s後の小球の速度を求めよ。 (2) 静かに手をはなしてから 1.0s後の小球の変位を求めよ。 (3) 水面に達したときの小球の速さを求めよ。 (4) 水面からがけの上までの距離を求めよ。 解答 (1) 鉛直下向き 9.8m/s (2) 鉛直下向き 4.9m (3) 29m/s (4) 44m 自由落下の基本プロセス プロセス 0 of.. 解説 (1) 鉛直下向き を正とする 2 y 3 y (m) リード文check 一大きさが無視できる球。 ただし質量はあるとする ②初速度を与えなかった。 vo=0 O Process ○v=0m/s [v[m/s] プロセス 1 正の向きを定め, 文字式で表す 鉛直下向きを正とし, 求める速度を v1 〔m/s] とする。 プロセス 2 自由落下の式を適用する 自由落下の式 「v=gt」より プロセス 3 数値を代入する (2) 求める変位をy 〔m〕 とする。 1 プロセス 1 正の向きを定め, 文字式で表す プロセス 2 自由落下の式を適用する プロセス 3 数値を代入する ひ=9.8×1.0 =9.8 [m/s] 答鉛直下向き 9.8m/s 自由落下の式「y = 1/12912」より y=1/12×9.8×1.0)2 = 4.9 〔m〕 圏 鉛直下向き 4.9m (3) 1 2 3 (4) 1 水面に達したときの速度をv2 〔m/s] と する。 自由落下の式「v=gt」より ひz = 9.8×3.0 3 答 29m/s 水面に達したときの変位をy2 〔m〕 とする 2 自由落下の式「y = 1/29t2」より =29.4 ≒29 [m/s] Hote y2= =1/12/3×9. -×9.8×(3.0)² =44.1 ≒ 44 [m] 水

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Physics Senior High

この問題の[B]の⑵で解答みても言っている意味がよくわからないのです。 教えていただけると助かります。よろしくお願いします。

2体問題演習 2 図のような質量M, 半径Rの半球が,水平面に置かれて いる。その頂点に質量mで大きさの無視できる小物体が静 止している。 いま, 小物体が初速度0でx軸方向にすべり 出した。 図で示されているように, 小物体の球面上の位置 は角度0で与えることができる。 重力加速度の大きさをg として,以下の問いに答えよ。 摩擦は全て無視できるもの とする。 R x [A]最初,半球は水平面に固定されていた。 (1) 小物体が半球から飛び出す角度を 01 とするとき, cos」 を求めよ。 [B] 次に, 半球を自由に動くことができるようにして、 同じように小物体を初速度 0 ですべらせた。 ただし, 以下の問いでは, 小物体はまだ半球から飛び出していない ものとする。 (2) 小物体の, 角度 0 の位置での球面に対する相対速度の大きさを”とし,そのとき の半球の速さを" とする。 このときのとの関係を運動量保存則を用いて求め よ。 (3) 力学的エネルギー保存則を用いて, 角度が0のときのと”の関係を求めよ。 (4) vをm, M, R, g, cose を用いて表せ。 (5) 小物体が半球から飛び出す角度を 02 とするとき, この瞬間の半球の加速度 αは いくらか。 簡単な説明もつけよ。 (6) 角度02 のとき, 半球に乗った座標系から見て小物体にどういう慣性力がはたら いているかを説明せよ。 さらに,このときの小物体の球面に対する相対速度の大き さをvとし,これを用いて cos2 を与えよ。 (7) 小物体が0=0から002まで運動する間に, 半球が動いた距離を求めよ。 ただ し 02 を用いてよい。

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