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Physics Senior High

物理の波動の問題です。 黄色マーカーの箇所の「金属棒の振動は基本振動なので…」が分かりません。 なぜ基本振動だと判断できるのでしょうか?

188 V章 波動 ZO 発展例題 31 クントの実験 次の にあてはまる用語。 または式を示せ。 図のように、 中央部Mを固定された長さ 7 [m]の金属棒 AB がある。 端Aを棒の長さの 方向に摩擦して振動させると, 棒は中点Mが 固定されているので,点Mは(ア)になり棒の両端は(イ)」となる基本振動の縦振 動がおこる。 C 指針 金属棒 AB には,中央が節, 両端が 腹となる縦波の定常波が生じる。 このため, 棒の 端Bは図の左右に微小振動する。 この振動に共鳴 して, ガラス管内には音波の定常波が生じる。管 内のコルクの粉末の繰り返し模様は,定常波に対 応しており, r〔m〕は半波長分に相当する。 解説 (ア) 金属棒の中点Mは節となる。 (イ) 金属棒の両端は腹となる。 192 201 21.188 青果校 棒の端Bには円板が取りつけてあり, 棒の振動をガラス管 BC 内の空気に伝える。 ピ ストンCを静かに移動させて BC 間の長さを調節すると, ガラス管内に均等にばらまか れた乾いたコルクの粉末が振動して,r[m] ごとに同じ模様を繰り返した。空気中の音 速を V[m/s] とすると, ガラス管 BC 内の気柱を伝わる縦波の振動数は (ウ) [Hz]で あり,また,金属棒の中を伝わる縦波の速さは (エ) [m/s] である。 201 V V f= == [Hz] 入 2r 発展問題 386 (ウ) 振動数をf [Hz], 音波の定常波の波長を とすると,入=2r なので, .er V 2r M BA (エ) 求める速さをv[m/s] とする。金属棒の振 動は基本振動なので、その波長はX' = 21, 振動 数はfである。 v=fx'=- x2l= VI r - [m/s]

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Physics Senior High

物理の円運動についての質問です。 (1)(a)で、速さvを求めるときに解説では力学的エネルギーの保存の式を立てていますが、これを運動方程式mv^2/r=mgsinθで求めようとすると正答になりません。mgsinθが向心力ではないからでしょうか。 また、解説の図aの点線矢印m... Read More

B....... 2 51. 〈半球内での物体の円運動〉 内半径Rの半球が,図1のように切り口を水平にして固定半球 されている。座標軸は,半球の中心Oを原点とし, z軸を鉛直 方向に, xy平面を半球の切り口にとる。 この半球の内面に接 して運動する質量 mの小球について考える。ただし, 小球と 半球の内面との間の摩擦および小球の大きさは無視できるもの とする。重力加速度の大きさをgとして,次の問いに答えよ。 (1) 図2のように, 小球が半球の内面に接して xz 平面内を運動 する場合を考える。 (a)z軸となす角度が0の位置から小球を静かにはなすとき, 角度0の位置における小球の速さ”および加速度の進行 方向成分αの大きさを, R, m, g, 0, 0 の中から必要な ものを用いて表せ。 (b) 6 が十分小さいとき, 往復運動の周期 T を, R, m, g の 中から必要なものを用いて表せ。 なお、 この場合, sin00 が成りたっているものとする。 (2) 図3のように、小球は半球の内面を半径rの円を描いて一 定の速さで水平に回っている。 (a) このときの円運動の角速度 1 を R,m,r, g の中から i/ Fi .) ... x 小球 m R MOOER 図 1 AZ 10 Oo` 0 図2 AZ lo 応用問題 R m x x

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Physics Senior High

この問題の(2)は、v>0で式を立てても解答通りの答えにならないのですがそれは何故ですか?

基本例題15 鉛直面内の円運動 図のように、なめらかな斜面と半径rのなめらか な半円筒面が点Aでつながっている。 質量mの小 球を点Aからの高さんの斜面上の点Pで静かには なしたところ、小球は面にそって運動し,最高点B を通過した。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 点Bを通過するときの小球の速さを求めよ。 (2) 点Bを通過するために, hが満たすべき条件を求めよ。 計 最高点Bで受ける垂直抗力が0以上であれば, 小球は点Bを通過できる。 答 (1) 点Aを重力による位置エネルギーの 基準とし、点Pと点Bの間で力学的 エネルギー保存則を立てると m-N-mg=0 0+mgh=12ma²+mg.2r よってv=√2g(h-2r) (2) 点Bで小球が円筒面から受ける垂直 抗力の大きさをNとする。 小球とと もに運動する観測者から見ると,点 Bにおいて小球には重力, 垂直抗力, 遠心力がはたらき, これらがつりあ っている。したがって r よって 1² N=m² -mg r 2g(h-2r) ア =m- 58,59,60,61 ・mg 0 B 17 B mg N = ( 27-5) mg N≧0であれば、小球は 面を離れずに点Bを通過できる。 したがって her 5 N= (27-5) mg ≧0 ゆえに 1/2 46 え。 (1) (2) (3) (4) (5) (1) し [ (

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