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Physics Senior High

なぜr-aが半径ではないのですか?中心から電荷が溜まっているわけではないと思ったのでそう思ったのですが

36 電磁気 EX 点Oを中心とする半径aの球面上に正電荷が一様に分布し,全体では +Qになっている。 0から距離r (r >α) 離れた位置の電場を求めよ。 解 対称性から電気力線は0を中心として球面 から放射状に出ていく(図a)。 その総本数N は4ヶkQ本であり, 0 を中心とする半径rの 球面上 (表面積S=4πr²) での電場をEとする と, Eは単位面積あたりの本数に等しいから N ArkQkQ E=A S 4πr² この結果は Qをもつ点電荷が0にあるときつくる電場と同じである。それは, まわりの電気力線の様子が前ページの図と同じであることから一目瞭然と言っ いちもくりょうぜん てもよい。 EADERN=0x6x641 対称性! 球面上に一様に分布した電荷は,中心にすべての電荷 が集まったのと同じ影響を周りにおよぼすことが分かる。 ただ,電気力線は放射状に出ていくので球面内の電場 は 0 である。 図b のように, 正反対の位置にある電荷か らの電気力線が打ち消し合うからと考えてもよい。 電位 a Q r. 図 a 図b 7. 一直線上に, 単位長さあたり [C/m] の正電荷が一様に分布している。 の直線から 〔m〕 離れた点での電場の強さを求めよ。

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Physics Senior High

🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏 (f)の答えがO点に達する前に張力が0になり糸がたるむのでO点に達することができない。なのですがなぜ張力が0になるかわかりません。助けてください🙏

B (2010 東工大) 図のように,長さ1の軽い糸の端に質量mのおもりをつけ、もう一方の端を点Oに固定する。点Oを通 る鉛直線と角度 α (0<a</12 ) をなし、点Oから距離 1/2の位置に釘Pがある。 (0<a<号) 糸がたるまないように,おもりを点0の左側の水平位置に保ち、静かに手を離した。おもりと点を結ぶ 直線が鉛直線となす角度を6,糸の張力の大きさをT,重力加速度の大きさをgとして以下の問いに答えよ。 ただし、おもりは1つの鉛直面内で運動し,おもりと釘の大きさ,糸の伸び縮み, および空気抵抗は無視で きるものとする。 2 P 20 1 PO o (e) T4 三 0 a */2 0 コ (a) 糸が釘にぶつかる前のTをm, g, および母を用いて表せ。 コ (b) 糸が釘にぶつかる直前におけるTを T1, ぶつかった直後におけるTを T2 とする。 T2-Ti を m, g, お よびαを用いて表せ。 (c) 糸が釘にぶつかった後, 糸がたるまずにおもりが運動しているとき,Tをm, g, a, および 0 を用いて 表せ。 (d) おもりが最下点に達したとき, 釘が糸から受ける力の大きさFをm, g, およびα を用いて表せ。 π (e) 0≤0s- におけるとTの関係を表すグラフの概略を描け。 (f) 糸が釘にぶつかった後、おもりは点Oに到達するか、しないか。 理由をつけて答えよ。

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Physics Senior High

なぜr-aが半径ではないのですか?中心から電荷が溜まっているわけではないと思ったのでそう思ったのですが

36 電磁気 EX 点Oを中心とする半径aの球面上に正電荷が一様に分布し,全体では +Qになっている。 0から距離r (r >α) 離れた位置の電場を求めよ。 解 対称性から電気力線は0を中心として球面 から放射状に出ていく(図a)。 その総本数N は4ヶkQ本であり, 0 を中心とする半径rの 球面上 (表面積S=4πr²) での電場をEとする と, Eは単位面積あたりの本数に等しいから N ArkQkQ E=A S 4πr² この結果は Qをもつ点電荷が0にあるときつくる電場と同じである。それは, まわりの電気力線の様子が前ページの図と同じであることから一目瞭然と言っ いちもくりょうぜん てもよい。 EADERN=0x6x641 対称性! 球面上に一様に分布した電荷は,中心にすべての電荷 が集まったのと同じ影響を周りにおよぼすことが分かる。 ただ,電気力線は放射状に出ていくので球面内の電場 は 0 である。 図b のように, 正反対の位置にある電荷か らの電気力線が打ち消し合うからと考えてもよい。 電位 a Q r. 図 a 図b 7. 一直線上に, 単位長さあたり [C/m] の正電荷が一様に分布している。 の直線から 〔m〕 離れた点での電場の強さを求めよ。

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Physics Senior High

写真の1番上の問題で、赤線を引いた部分の式についてですが、遠心力を用いているのと、mv。²/r はわかるのですが、mg(3cosθ-2)の部分がどのような考え方から導かれているのかがわからないです。 ご説明お願いします。 (下の2枚の写真は、p73の①②の式が書かれた問題です。)

y 11 EX 長さの糸にPを付け, 最下点で初速” を与えて回すとき,Pが1回 転するための の条件を求めよ。 解 Miss ギリギリの状況は最高点で速さ0と考える人が多く、 mv02 ->mg.2r 2 とエネルギーを考えて条件式をつくる。 バケツに水を入れてブン回した ことがあるだろう。 最高点では速さが必要だったはずだ。 それは重力で 水が落ちるのを遠心力で支えるためなんだ。 最高点で必要な速さをvとすると V₁² m- -= mg ひより速ければ, 遠心力が重力よりまさり, 差の 分だけ糸をピンと張って張力が発生してくる。 力学 的エネルギー保存則より 1/2mv²=1/2mvi+mg.2r これらの式より V₁ = √5gr これはギリギリの1回転なので,一般にvo gr Tì= 2 不等式の条件は, ギリギリ 状況を考え、等式から入る とよい。 鉛直面内の円運動を解く画画 力学的エネルギー保存則 遠心力を考えて, 半径方向で 力のつり合い式をつくる。 ギリギリの通過 T=0 (N=0) V₁4 mvo (別解) p 73 の ①,②よりT= -+mg (3 cos 0-2) 0によらず T≧0 となる(糸が張っている)ことが条件だが, Tは0=π (最高点)で最小値 mv02 -5mg となる。 1≧0より≧√5gr rcost T= mg cos 0+ m² ①からひが, それを②に代入すれば Tが分かる。 糸 Vo mg 図 1 T 遠心力 mg 0 Vo V 解説 図1のように長さの糸で結ばれたおもりを最下点から初速で回す。 角0 をなしたときの速さをv, 糸の張力をTとするとより mv²=mv²+mgr (1-cos 6) .........① 遠心力 遠心力を考えると,半径方向では力のつり合いが成り立つ。 重力を分解して 2より

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