(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

142 熱 49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔mol]の 単原子分子の理想気体が入っていて、圧力と温 TOK] は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は 〔kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており、容器の底からの高 さはLQm] である。 気体定数をR [J/mol・K], 重力加速度(m/s²] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ, 温度が T1 [K] になったときM が上に動き始めた。温度 T と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け高さが2.2L[m]となった。このとき の温度 T [K] を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W 〔J〕 と気体に加えた熱量 Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして,外力を加えてMを ゆっくりと押し込み、元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T3 〔K〕 を求めよ。 また, このとき気体がされた仕事 W 〔J〕 を求めよ。 ただし、この断熱変化の過程では圧力と体積Vの間に (京都工繊大) はPV =一定の関係がある。 Base M ヒーター 10000 Cv= Level (1), (2)★ (3)★ Point & Hint (1) 前後の状態方程式と、ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では, 気体がする仕事 = PAVとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 γは比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので,y= =1/12/2/12/2R=7/3/3 となっている。あとは第1法則の問題。 5 h= 単原子分子気体 nRT U= 3 5 = 2R CP=R 2 ※ この3式は「単原子｣のとき LECTURE 初めの気体の状態方程式は ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = nRT …..……② (1) そして,このときのピストンのつり合いより PS = Pos+Mg...... ③ T₁=To+ _MgL nR4 ①〜③ より 定積変化だから より (2 そして (2) Pi での定圧変化が起こる。 状態方程式より P₁S³/L=nRT₂ また, Q=nCvAT= PSL = nRTo ...... ① T₂ = ³2 T₁ = 3 (To+ MgL nR W2 = Pi4V = Pi P.(S. 3/L-SL) Q2=nCpAT = n 状態方程式より 5 2 第1法則より より 49 熱力学 nR(T₁-To) = MgL 2 2 T3= ③ -T₁ (3) 高さまで押し込んだときの圧力をP3とすると P.(S-L)* = P.(SL) P3= 3 PS を用いて. Ws = Mg AU』を調べ ( 4U2=2R(T-T)) 第1法則 4U2 = Q2+(-Wa) を用いて Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ =1/12P.SL=1/12nRT=1/12(nRT,+MgL) ②を用いた .. T = n. 52 R (T₂ - T₁) = (nRT. + MgL) 143 ピストンが動いて も上図の状況は変 P.S わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 'P・SL = nRT3 ...... ⑤ - (3) ³T = (3) (T. + MgL) 'T nR 2nR (T₁-T₂) = 0 + W₁ P1 = (2)(2)-1) (nRT. + MgL)

解答解説も載せています (6)が分かりません Bがすべりだす条件だからf=μ3NBではないのですか？ 自分の考え方、解答は何が間違っているのか教えていただきたいです

自習問題 3 以下の文章中の空欄に適当な式を入れよ.なお, 重力加速度の大きさをgとする. 図1のように、 あらい水平な床面に質量 2mの直方体の物体Aが置かれ,その上に質量mの直 方体の物体Bが置かれて静止している ここで, A と床面の間の静止摩擦係数を μ-1, 動摩擦係数 12, AとBの間の静止摩擦係数をμ3) 動摩擦係数 Ma とし, これらはそれぞれ1より小さ い. このときBはAから大きさ (1) の垂直抗力を受け, A は床面から大きさ (2) の垂直抗力を受けている。 次に図2のように,Aと質量3mのおもりCを伸び縮みしない糸でつなぎ, その糸をなめらか な滑車にかけ, A を水平に引くようにして, 静かにCから手を離したところ, AとBは一体と なって動きはじめた。 このとき A の床面に対する加速度の大きさは (3) 糸の張力の大き さは (4) であり, B にはたらく摩擦力の大きさは (5) である。さらにCの質量を少 しずつ大きくしながら同様の実験をくりかえしたとき,BがAの上をすべりはじめるのは, Cの 質量が (6) をこえた場合である. このときすべりはじめたBの床面に対する加速度の大き さは (7) となる. A B 69 2016(E) 図1 B 15- 図2 C

物体の全体の質量は5m（kg）どのようにして導いたのでしょうか。また、正方形の質量比4:1は求める必要があるのでしょうか。

[ 問3-2 右ページ上図の物体の重心の座標を求めよ。 | 4×4の正方形と、2×2の正方形に分割してみましょう。 これらの正方形の重心座標は,それぞれ (22) と (51) になりますね。 次に,これらの正方形の質量を求めたいのですが, 物体の質量が与えられて いません。 そこで,物体全体の質量を5m 〔kg〕 とおいてみましょう。 解きかた まず、物体を対称性がある部分に分けます。 物体の質量は、その物体の面積に比例します。 2m²あたり20kgの板は1m²あたり10kgですよね。 4×4=16cm²の正方形と, 2×2=4cmの正方形の質量比は4:1です。 2×2の正方形をm[kg〕 とすると, 4×4の正方形は4m 〔kg] です。 物体全体の質量を5mとおいたのは,計算しやすくするためですね。 したがって 求める重心の座標は XG = YG = 4m2+m・5 13 = (cm) 4m+m 5 XG= 4m 2+m・1 9 4m+m 5 = もう1つ重要な考えかたとして、物体を質量6m[kg]の6×4の長方形と、 質量-m〔kg〕の2×2の正方形に分割するというものがあります。 YG = 2つの四角形の重心の座標はそれぞれ (32) と (53) とわかります。 面積は24cm²と4cm² なので,質量比は 6 : 1 ですから 6m 〔kg〕 と-m 〔kg〕 とおくと, 重心の座標は (cm)... 答 6m.3+(-m)-5 6m+ (-m) 13 5 6m 2+(-m) 3 6m+ (-m) と、先ほど求めた値と一致します。 9 = [cm] - [cm] 5 ... 0

物理基礎です。 （2）からを解説をお願いします。 三角関数をまだ習ってないので、三角関数を使わない解き方でお願いします。

15:標準 力のつりあい その2 (参考: 教科書p.51) 軽くて伸びない糸の一端におもりをつけ, 糸の他端を天井に固定する。 おもりに質量の 無視できるつるまきばねの一端をつけて, 他端を水平に静かに引いた。 おもりにはたらく 重力の大きさは3.0Nであった。 ばねが自然の長さから0.10m伸び, 糸が鉛直線と30°の角を なして静止した。 130° (3) T, Fはそれぞれいくらか。 (4) ばね定数はいくらか。 T F (1) おもりにはたらく力を図中に矢印で示せ。 (2) 糸がおもりを引く力の大きさをT [N], ばねがおもりを引く力の大きさをF〔N〕 と して, おもりにはたらく力のつり合いの式を水平方向と鉛直方向についてそれぞれ立て よ。 ※類題 教科書p.51 例題 5 など

物理の運動量の問題です。 (2)なのですが、力学的エネルギーの変化と等しい仕事は、-(mgsinθ➕F)×5ではないのですか？ なぜmgsinθが省かれているのか分かりません。

160. 摩擦のある斜面上での運動 解答 (1) -51J (2) 10 N 指針 重力による位置エネルギーの基準を打ち出した位置にとると, 打ち出された直後の物体の力学的エネルギーは,運動エネルギーのみで, 斜面上で静止したときの力学的エネルギーは、重力による位置エネルギ 一のみである。両者は等しくならず,動摩擦力がした仕事の分だけ変化 している。 解説 (1) 打ち出したときの物体の位置を、重力による位 置エネルギーの基準とする。 打ち出した直後の力学的エネル #-12, 11/1/2mv² = 21/12/2 ×2.0×10²=100 J -51=-Fx5.0 F=10.2 10 N 斜面上で静止したときの力学的エネルギーは (図), mgh=2.0×9.8×5.0sin30°=49J 力学的エネルギーの変化は, 49-100=-51J (2) 動摩擦力の大きさをFとすると, 動摩擦力のした仕事Wは, W=-F×5.0[J] である。 物体の力学的エネルギーの変化は,動摩擦 力からされた仕事に等しいので, both issing + F) 2^+un+ ? 垂直抗力 Check!! 力学的エネルギーの変化 masing 1130°M 物体が保存力以外の力から仕事をされると, 物体の力学的エネルギ は,その分だけ変化する。 エネルギーの式を立てるには,次のよ うにする｡ (力学的エネルギーの変化) = (保存力以外の力がする仕事 ) ●面からの垂直抗力は 事をしていない。 mmg 15.0m 動摩擦力は物体の運動 の向きと逆向きにはたら くので、負の仕事をする。 別解 (1) 直角三角形の辺の長さの 比を利用してんを求め ることもできる。 5.0m② 130° ⑤③ 5.0:h=2:1 ①h G

写真の問題の解き方を調べたとき 最高点で少しでも速さがあればいいことからホワイトボードに書かれたやり方はわかるのですが、なぜ模範解答の(1/2)mv0²>mg×2rという式からも求まるのですか？ ((1/2)mv0²=mg×2rのとき最高点で止まるイメージがピンとこないの... Read More

52 長さの軽い棒の端に質量mの小球Pを取り付け、他端を 中心にして鉛直面内でなめらかに回転できるようにした。 最下 点でいくらの速さを与えれば一回転するか。 52 最下点での速さをv とおくと, 最 高点での位置エネルギー mg・2r が必要 だから -mv²>mg.2r :. v>2√gr 等号のときは最高点で止まってしまう ので除外した。 TE <物理のエッセンス P53> 52. m ひ。 ひより √v₂²2²-1gr >0 vo²-4gr>0 Vo > 4gh Vo > 2√gr t — muo² = mg_2+ + / -mv² 2 b2=Uo²-4gr 2 V = √√₂³² - 4gr 棒 Pom

物理基礎です 一行目の意味はわかるんですが、赤線の式がどんな思考回路で建てられたのかわかりません 有名角はわかるんですが、なぜそれに当てはめれば3辺の釣り合いが保たれるんですか？

(3) 右図のように, 3力のつり合い が成り立つから, F2 : 6.0 = 1:√3 6.0 よって, F2 = ≒ 3.5N √3 N:6.0 =2:√3 よって. N = 2×6.0 √3 ≒ 6.9 N N 30° 6.0 N F

物理基礎です 一行目の意味はわかるんですが、赤線の式がどんな思考回路で建てられたのかわかりません

(3) 右図のように, 3力のつり合い が成り立つから, F2 : 6.0 = 1:√3 6.0 よって, F2 = ≒ 3.5N √3 N:6.0 =2:√3 よって. N = 2×6.0 √3 ≒ 6.9 N N 30° 6.0 N F

物理の薄膜による干渉の問題です。 写真3枚目、(8)の「m＝0ではiを大きくしたときに次の極大点を取り得ない」というところの理由が分かりません。 m＝0のとき光路差はちょうど半波長になると思いますが、このとき入射光を大きくしても、干渉光が再び最大の明るさになることはないとい... Read More

12光 991.〈薄膜による光の干渉〉 図1に示すように,空気中で水平面上に置かれた屈折率 n の平坦なガラ (1) ス板の上に,屈折率 n で一様な厚さdをもつ薄膜が広がっている。波長 の単色光を薄膜表面に対して垂直に入射させ,薄膜の上面で反射する光線 ① 空気 と。薄膜とガラス板の間の平坦な境界面で反射する光線②の干渉を考える。 光線①と光線②が干渉して生じた光のことを干渉光とよぶ。いま,空気の屈 折率を1とし,n>n>1 の場合を考える。 屈折率 n1, n2 が光の波長によっ て変わらないとして,次の問いに答えよ。 薄膜 (2) (1)薄膜中の光の波長 入 を, n1, 入。 を用いて表せ。 (2)薄膜の厚さを0から連続的に増していくと, 光線 ①と光線 ② からなる干渉光は,強めあっ て明るくなったり,弱めあって暗くなったりした。 干渉光の明るさがん回目の極大となっ たときの薄膜の厚さ dk を, n1, do, k (k=1,2,3, ･･･) を用いて表せ。 (3) 薄膜の厚さ dk のときに, 入射する単色光の波長を入から短くしていくと, 干渉光は一度 暗くなった後,再び明るくなり極大となった。 このときの入射光の波長入を 入o, kを用 いて表せ。 13 14 (4) (3)の観測において,入射光が入。=500nmで明るかった干渉光は、波長を短くしていくと, 一度暗くなった後, A2=433nm で再び明るくなった。 薄膜の屈折率を n = 2.0 として 波 73 の厚さdkの値を求めよ。 次に,図2に示すように, 波長入 の単色光を薄膜表面の法線に対 して入射角(i<90°)で入射させた。このとき,薄膜の上面で反 射する光線 ① と, 薄膜の上面において屈折角で屈折して薄膜とガ ラス板の間の平坦な境界で反射し、薄膜の上面に出てくる光線②と の干渉を考える。 これらの光線は図中の点 A1, A2 において同位相 であるとする。 図2 (5) 薄膜の屈折率 n, 入射角i, 屈折角の間の関係式を示せ。 (6) 光線①と光線②の干渉光が強めあって明るくなる条件を,屈折角 1,屈折率 n, 厚さd, 入射光の波長 入と整数m (m=0, 1 2 3 ) を用いて表せ。 (7) (6)の条件を,入射角i,屈折率n,厚さd,入射光の波長 入と整数m (m=0,1,2,3, ・・・) を用いて表せ。 (8) 垂直入射(入射角 i=0°) で明るかった干渉光は入射角を大きくしていくと,一度暗 くなった後、再び明るくなり極大となった。このときの入射角を i=i としたとき、ふと 薄膜の屈折率 n1, 整数mが満たす関係式を求めよ。 ①1 空気 薄膜 ガラス板 ガラス板 図 1 法線 法線 A [17 大阪府大改]

分かりません。 教えて下さい。お願いしますm(_ _)m

7. 右の回路について答えよ。 (1) Ri=6.0Ω、R2=1.0Ω、R3=2.0 Q、R4=3.0Ω、Rs=5.0Ωである。 ab間の合成抵抗を求めよ。 1+2:30 6×3 6+3 2+3=522 =20 (2) 回路全体の端子電圧が10V のとき、 R の抵抗の端子電圧を求めよ。 a 20-2₂0 5 R2 DRIORS R3 RS 3.52² R₁