この問題の(3)がよく理解できません。詳しく解説して欲しいです。お願いしますm(_ _)m

0 の位置 の位置 x〔m〕 が経過 形 基本例題 32 定在波(定常波) 153,154 解説動画 x軸上を要素の等しい2つの正弦波 a, b が,互いに逆向きに進んで重 なりあい、定在波が生じている。 図には, 波 a, 波 b が単独で存在したときの,時刻 t=0s における波a (実線)と波b (破線) が示してある。波の速さは2.0cm/sである。 (1) 図の瞬間(t=0s) の合成波の波形をかけ。 (2) 定在波の腹の位置x を 0≦x≦4.0(cm) ↑y[cm] a の範囲ですべて求めよ。 0 12 13 4 x[cm] (3) t=0s の後,腹の位置の変位の大きさが 最大になる最初の時刻を求めよ。 -1 -2 指針 定在波では,まったく振動しない所(節)と大きく振動する所 (腹)が交互に並ぶ。 解答 波波bの波長 入=4.0cm 周期 T=_4.0 =2.0S V 2.0 (1) 波の重ねあわせによって 図1 Ay[cm] 2 1 0 a 合成波 4 |x〔cm〕 x〔m〕 波形を示す (2) 図1の合成波の波形で、変位の大きさが最大 となる位置が腹の位置。 -1 -2 図1(t=0) ↑y[cm] 合成波 6.0 t[s] 振動を示す x=1.5cm, 3.5cm 8 (3) t=0s (図1の状態)の後,波 a,波bが 1/3 ずつ進むと、図2のように, 山と山(谷と谷) が重なり,腹の位置での変位の大きさは最大 になる。 進む時間はTだから 1=1/21=20-1 -= 0.25s 8 2 11 O 13 4 x[cm] -1 -2 図2(t=1/27)

この問題の解説をお願いします🙇‍♀️

音が 開花 's と 〇間 振 きっ 思考問題 3 気柱の振動 (p.128~131) ガラス管にピストンを取りつけて閉管とし,この管口 の近くにスピーカーを置いて振動数が一定の音を出す。 ピストンの位置を管口から徐々に遠ざけていき, 1回 目の共鳴が起こったときの,管口からピストンまでの 距離をはかる。 同様に、2回目の共鳴が起こったと きの,管口からピストンまでの距離をはかる。こ の実験を3回行い, 表のような結果が得られた。 よ。 A 実験1 実験2 実験 3 11 [cm] 7.2 6.8 7.0 Z[cm] 24.3 23.8 23.9 (1) 実験ごとに音の波長を求めてそれらを平均すると, 音の波長は何cm と推定されるか。 (2) 温度が上がると, ムの値はどのように変化するだ ろうか。 Link 133

(2)について。 bc間の電圧を求めるのに、R3の抵抗を用いないのは何故ですか？

解説動画 基本例題28 抵抗の接続 (1) ac 間の合成抵抗はいくらか。 図のような電気回路について,次の各問に答えよ。 基本問題 232 233 234 R2 (2) bc 間の電圧はいくらか。 R2 の抵抗には 0.80Aの電流が流れている。このとき, 以下の各問に答えよ。 SS R₁ 6.0Ω a C R3 4.0Ω 12 (1) 第1章 電気 (3) ac 間の電圧はいくらか。 指針 2.012 (1) 並列に接続された R2, R3 の合 成抵抗を求め,その合成抵抗と直列に接続され た R との合成抵抗を求める。 (2) R2, R3は並列に接続されており,等しい電 圧が加わるので, R2 に加わる電圧を求める。 (3) ab 間, bc間のそれぞれに加わる電圧の和が, ac 間の電圧である。 (3) R3 を流れる電流を I3 とすると,オームの法 則から, V DC 13-R3 = 4.8 12 =0.40A は, R2, R3 を流れる電流の を流れる電流I 2に等しい。 L=0.80 +0.40=1.20A ac 間の電圧 Vac は, ab 間の電圧 Vab, bc 間の 電圧Vbc の和に等しい。 解説 (1) 並列に接続された R2, R3 の合==4.0×1.20=4.8V 成抵抗を R' とすると, Vac=ab+Vbc=4.8+4.8=9.6V 1 1 1 1 + 1 + R'=4.0Ω R=R+R'=4.0+4.0=8.0Ω (S) Point 電気回路の問題では, 直列接続, 並列接 続の特徴を把握することが重要である。 直列接続… 各抵抗を流れる電流は等しい。 R' R2 R3 6.0 12 ac 間の合成抵抗をR とすると, (2) 求める電圧を Vbc, R2 を流れる電流をI と すると, オームの法則 「V=RI」から, Vbc=RzIz=6.0×0.80=4.8V (各抵抗の電圧の和)=(全体の電圧) 並列接続…各抵抗に加わる電圧は等しい。 (各抵抗の電流の和)=(全体の電流)

問13の計算式を教えてください

Am の腹の し外側 am = での長 41 m (m=1,3,5, ･･･) (10) 式を代入) (10) ぶ。 V V fm = =m· =mfi Am 41 V 基本振動数 fi= 腹 4l' m = 1, 3, 5, ...) - 1040350* m=1,3,5, (11) 問 13 長さ 0.85m の閉管内の気柱が基本振動するとき,出る音の振動数は何 Hz か。 音の速さを3.4×10m/s, 管口の位置を腹とする。 固定端 音 11TE 20

問5で、台車から手を離した位置を基準にしているのに−mgAsin30°となっているのはなぜですか？？

千葉大理系前期 2023年度 物理 31 図のように、傾きの角30°のなめらかな斜面上に質量mの台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は、斜面の上端に固定された定滑車と床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお, 台車, 定滑車,動滑車,糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く、なめらかに回るものとする。 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L,なら びに、台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさをgとす る。 空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、以下の問いに答えなさい。ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 a tut | 天井 重力の向き 定滑車 台車 m 食じめに、 ように L 30° 図 0000 動滑車 ばねん 床

問5の力学的エネルギー保存則の、何が台車から手を離した位置の要素で、何が振動の中心の要素なのかがわかりません🙇🏻‍♀️ （個人的には1/2mv^2+1/2kA^2が振動の中心で −mgAsin30°が手を離した位置の要素だと思いました）

千葉 1 千葉大理系前期 図のように 2023年度 物理 31 角30°のなめらかな斜面上に質量m の台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は斜面の上端に固定された定滑車と, 床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお、 台車, 定滑車、動滑車, 糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く, なめらかに回るものとする。 価 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L.なら びに台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさを gとす る。空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、 以下の問いに答えなさい。 ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 に その e fi St と 重力の向き 台車 L 30° m 図 ■天井 Grellle 動滑車 ばねん 床 〇問1 つり合いの位置において台車が静止しているときの, 糸が天井を引く力の 大きさを求めなさい。

フレミングの左手の法則についてです 問題の条件として電流Iの向きは書かれていますが、 F=IBLの向きは記されていないのになぜ向きを決定しているのでしょうか。

9 例題 130 物 鉛直方向に,磁束密度B の一様な磁場がある。 この 磁場中に水平と 30°の角を なして2本のなめらかな導 線 X と Y が 0.2mの間隔 で平行に固定されている。 この導線の上に質量 0.1 P 0.5 A Q ~0.2m_ \30° X 130° Y B = ut 解 HIBIC kg の導体棒 PQ をのせて 0.5Aの電流を流したところ, PQは静止 したままであった。 このときの磁束密度Bの大きさと向きを求め よ。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 PQにはたらく力は, 導線からの垂直抗力 N, 重力 mg および電磁力 IBU である。 これら3力がつり合って PQは静止している。 Q の側から見たの が下図である。 電磁力 IBL の向きと, 電流 (QからPに向かう向き)の向きに左手の法則 を適用すると、磁束密度の向きは人差し指の示す向き,すなわち鉛直上向き である。 PQにはたらく力の水平方向でのつり合いは Nsin 30°=IBU .....1 鉛直方向でのつり合いは Ncos 30°=mg IBU ① ② より tan 30°= mg i. B=mat ntan 30° 01898 ( N Ncos 30° 30% Nsin 30° IB 30° mg

(２)でなぜBが高電位になるのか分かりません 回転すると右向きの磁束が増えるからそれを妨げるために、AからBの向きに電流が流れるのでAが高電位になるんじゃないんですか？

f B セント 135 〈交流の発生> 113 (2) 辺abは磁場を横切る体なので、 誘導起電力の式 「V=Blo」 を用いる。 (3)(pq間に発生する誘導起電力) (コイルの各辺に生じる誘導起電力の和) 標準問題 (5) コイルに生じる誘導起電力の大きさは、ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N4 at」を用いる。 A 135.〈交流の発生> 図1のような辺の長さが1の正方形 abedからなる1回 巻きのコイルを,磁束密度Bの均一な磁場の中に置き、 磁 力線に垂直な軸のまわりに,一定の角速度で図の矢印の 向きに回す。 コイルの両端はそれぞれリング状の電極p と qを通して,常に抵抗Rとつながっている。 このとき、コ イルは回転するが, リング状の電極と抵抗は静止したまま である。図2(a) と (b)は回転軸にそって見たコイルと磁力線 (a) = 0 である。図2のように,コイルの面と磁場の角度は,時 N S P 9 R- 図 1 B (b) t=to N S N S 刻 t=0 のとき 0=0, 時刻t=to のとき 0<B<1であ R cd ab 8 図2 った。次の問いに答えよ。 [A]各辺に生じる誘導起電力を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。答 えには1,B,w, tのうちから必要なものを用いよ。 〇 (1) 辺 ab 部分の速さを表せ。 (2)時刻における辺 ab 部分に生じる誘導起電力の大きさを表せ。 (3) 時刻 t における各辺に生じる誘導起電力を足し合わせることで, pq間に発生する誘導 起電力 Vの大きさを表せ。 〔B〕 ファラデーの電磁誘導の法則を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。 答えには l, B, w, tのうちから必要なものを用いよ。 (4) 時刻 t におけるコイルを貫く磁束を表せ。 (5) 時刻 t におけるコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさを表せ。 ただし、必要であれば, 次式を利用してよい。 Asin wt =wcoswt, 4t ⊿coswt =-wsin wt At [C] 抵抗に流れる電流I と消費電力Pを考える。 p から抵抗を通って q に流れる電流の向 きを正とする。 記 (6) 時刻 t = to における辺 ab に流れる電流Iの向きを図1に矢印で示せ。 また電流Iに よってコイルが磁場からどのような向きの力を受けるか説明せよ。 (7) 消費電力の最大値 Pmax を1, B, w, R のうちから必要なものを用いて表せ。 また, P と wtの関係を 0≦wt2 の範囲でグラフに図示せよ。 [23 徳島大〕 (8)電流が磁場から受ける力 「FIBL」の向きは、フレミングの左手の法則より判断する。 2 (7)消費電力Pは, 「PIV=PR=」から適当な形の式を用いる。 〔A〕 (1) 辺abの速さひab は, コイルの回転半径が であるので,速さと角 2 速度の関係式 「v=rw」 より Vab 51=- (2) 時刻において,辺ab は水平から角度 wt 回転しているので 辺ab の磁 場に垂直な方向の速度成分 Vabi は図a より 上向きを正として Vabi = Dab COSWt=coswt と表される。 辺ab に生じる誘導起電力の大きさ | Vab|は, 「V=Bl」 より |Vab|=|Blvabi|=| 11=B1.12 cost=/12/Blacoswt| このとき,swt< ならば誘導起電力の向きはレンツの法則A より bが高電位となる向き ※Bである。 (3) 磁場を垂直に横切る辺は辺abと辺cdであり, これらの辺にのみ誘導起 電力が生じる。 辺cdについても 時刻に生じる誘導起電力の大きさを |Veal として求めると, 辺ab についての(1),(2)と同様になり <<-*A によっ くる磁 れた磁 B 公式カ 状 |V|=|Blucas|=|Bl-cos wt|=Bl³w|cos wt| 誘導書 Out < ならば誘導起電力の向きはレンツの法則よりdが高電位とな る向きである。 求め V=|Van|+|Vcal=12Blwlcoset|+1/2 よって Vab と Veaの誘導起電力の向きは同じ方向であるので, pq間に発 生する誘導起電力の大きさ Vは Blwcoswt|=Bl°ω\coswt| 〔B〕 (4) コイルの面積をSとする。 時刻において, コイルは水平から角 ・度回転しているので、 磁場に対して直角方向に射影したコイルの面積 Sは図bより S=S|sint|=|sinet| このとき、コイルを貫く磁束は、磁束の式 「Ø=BS」より, 0<wt<πで のコイルの向きに対してコイルを貫く磁束を正とすると =BS = Blsinat (5)(4)においてコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさ|Vは,ファラデーの 電磁誘導の法則 「V=-N2」より 4t |V|=|-1×40 |=|_ A(BIªsinwt)|=|- BF²-- =l-Bl2wcoswtl=Blw\coswt|C Asin wt At ---

この問題って反時計回りに回ると上向きの磁場が増えるので、下向きの磁場を作り出そうとしないのですか？

用いて表せ。 た。 位置エネルギー E, を、それぞれ計算し、両者が等しくなることを示せ。 [21 新潟大] しているジュール熱P, と, コイルが単位時間当たりに失 130. 〈回転する導体棒に生じる誘導起電力〉 次の文中の空欄 ア~オに当てはまる式を書け。 また, 空欄 ac には当ては まる向きを図1の①~⑥の矢印の中から選べ。 図2には適切なグラフの概形をかけ。 図1のように、 鉛直上向きの磁束密度の大きさ B[T〕 の一様な磁場中に, 導線でできた点を中心とする半径 am〕 の円形コイルが水平に置かれている。 円形コイル の上には長さαの細い導体棒の一端Pがのせられ,導体 棒の他端は,点の位置で,磁場に平行な回転軸に取り つけられている。 導体棒 OP は点Oを中心として,端P が常に円形コイルと接触しながら, 水平面内でなめらか に回転することができ, そのときの導体棒と円形コイル の間の摩擦はないものとする。 回転軸も導体であり,回 転軸と円形コイルの間に抵抗値 R [Ω] の抵抗Rとスイ ッチSを接続している。 BL 0 ⑥ 円形のコイル 電場の強さ 回転軸 B 抵抗 R 図 1 スイッチS (N/C) 0 a 点 0からの距離(m) 図2 スイッチSを開いて,導体棒を点を中心として鉛直 上方から見て反時計回りに,一定の角速度 rad/s] で 回転させる。このとき導体棒OPの中点Qに位置する 導体棒中の電気量 -e [C] の電子が磁場から受ける力の 大きさは ア 〔N〕 で,その向きは図1の矢印 の向きである。この力は,導体棒中に生じる電場から電子が受ける力とつりあう。導体棒中 に生じる電場の強さは点0からの距離によって異なる。図 2 に OP 間の各点における電場 の強さのグラフを、横軸に点0からの距離をとり,縦軸を適切に定めてかけ。 a 次に,スイッチSを閉じて, 導体棒を点を中心として鉛直上方から見て反時計回りに、 一定の角速度で回転させる。 導体棒が磁場を横切ることにより OP 間に起電力が生じる。 この起電力の大きさはイ 〔V〕 で, 導体棒を流れる電流の向きは図1の矢印b の向 きである。このとき, 抵抗Rで消費される電力はウ 〔W〕 である。 導体棒に電流が流れ ることにより導体棒全体が磁場から受ける力は,大きさが エ [N] で、図1の矢印 [ [c の向きである。 磁場から受けるこの力のすべてが導体棒の中点Qにはたらくと考え ると,導体棒を一定の角速度で回転させるために必要な仕事率はオ 〔W〕 である。 C 〔15 同志社大〕 (図)

(2)の問題の解き方を教えて欲しいです！🙇🏻‍♀️💦 答えはt1が0.40 t2が0.80 です！

114 波の要素,媒質の振動 図は, x軸の正の 向きに進む正弦波の波形を表すグラフで、実線は時 =0sの波形であり, t=0.20sには波の山Pが P'まで進み, 波形は破線のようになった。 (1)この波の振幅, 波長, 周期, 波の速さを求めよ。 y[m] 2.0 0 -2.0 P P' A 13.0 6.0 '1.5 4.5 x[m〕 (2)点Aが次に谷の位置になる時刻 t〔s〕と,再び山の位置になる時刻 t〔s〕を求めよ。 (3)グラフ t=3.0sにおける, この波の波形を表す y-x グラフをかけ。 進す。