この問題に関して質問です。 ・（イ）でなぜv<Vと分かるのですか？ ・（ハ）でなぜt=2πnl/Tと分かるのか ・（ハ）の運動方程式でなぜma=kVとなるのか 全てじゃなくていいので、教えて頂けると助かります。

12 2023 年度 物理 2 鉛直に固定された中心軸の周りを回転する液体中における小球の運動を調べる。液体を満た した容器の中で,中心軸上の点に、長さの細くて質量が無視できる支持棒が取り付けられて いる。 図1のように、質量mの小球が支持棒の先に固定され, 液体内で半径の円運動をする。 小球や液体の円運動を単位時間あたりの回転数で表す。 小球が液体から受ける力は、小球の速度 に平行で、小球と液体の速度が近づくように働く。 力の大きさは、液体と小球の相対速度の大き さのお倍(k>0)である。 支持棒が液体から受ける力は無視できる。液体の容器はじゅうぶんに 大きく、液体は小球の運動の影響を受けないとしてよい。 以下の問に答えよ。 液体の回転数を一定に保った実験を行う。 小球は時刻 t=0に円運動を始め, じゅうぶんに時間 が経過すると、その回転数が no で一定になったとみなせるようになった。このときの小球の角速 度は 2 と表される。 図2の曲線は,その間の小球の回転数の変化を表している。図中の破線は t=0における曲線の接線であり, 原点(0, 0) と点 (T,no) を通る。 (イ)ある瞬間の小球の速さをv, 小球の位置における液体の速さをVとする。 小球の運動方向の 加速度の大きさと,小球が支持棒から受ける中心軸方向の力の大きさ N を,それぞれm, k, V,v, l より必要なものを用いて表せ。 (ロ) 小球の回転数が no に達したとみなせるとき, VとNをそれぞれ m, l, no より必要なもの を用いて表せ。 ×(ハ) 比例係数kをm, l, no, T より必要なものを用いて表せ。 小球の回転数が no に達してからじゅうぶんに時間が経った後, 液体の回転数を一定の割合で増 加させた。 液体の回転数の増加を開始した時刻を改めてt=0 として, その後の小球の回転数の変 化を表したグラフが図3である。 時刻 t=3Tにおいて小球の回転数は2m となり, その後, 小球 の回転数の単位時間あたりの増加は一定とみなせるようになった。 t=3T の後の回転数の変化の no となる位置で縦軸と交わった。 グラフを, t<3T の範囲に伸ばすと, t=0のときに回転数が 2 X(二) 時刻 3T より後の時刻t を考える。小球の速さ”と液体の速さ V を,それぞれl, no, T, t を用いて表せ。 4回転数 no 0¹ T 液体の速さ 図2 中心軸 Ko 時間 図 1 V 支持棒 4回転数 2no mm-20 図3 (3T) 時間 t

物理の問題です。問4と問6の求め方が分かりません

11 の解答群 ① 0.40 ⑥ 2.8 (5) ア. 図の状態で, P と Qは静止していた。 √3 9 13 2 第5問 図のように 質量3mの物体P と質量mのおもり Q が軽い定滑車を 通した糸で結ばれている。 Pは, 水平 方向に対して角30° をなす斜面上に置 かれており, Q は定滑車から鉛直方 向につり下げられている。 斜面はあら √3 9 く, Pと斜面との間の動摩擦係数は である。PとQを結ぶ糸は軽く、つねに 張っているものとする。 重力加速度の大きさをgとし, 空気抵抗は無視する。次 の問いの答えとして正しい式または正しい向きをそれぞれの解答群の中から1つず つ選べ。 ② 1.2 73.2 9 2mg mg 問1Pが斜面から受ける垂直抗力の大きさはいくらか。 解答群 mg ② 1 6 mg 10 ③ 1.6 (8) 3.6 mg 3√3 2 mg (3) 7 物体P 4 2.0 ⑨ 5.0 30° N/w 3 2 ・水平方向 mg mg 問2Pが斜面から受ける静止摩擦力の向きはどちら向きか。 解答群 ①Pが受ける重力と同じ向き (3 Pが受ける抗力と同じ向き Pが受ける垂直抗力と同じ向き (5) 2.4 10 6.0 12 AN 4 3 13 3 mg √3mg Q Pが受ける重力と逆向き (4) Pが受ける抗力と逆向き (6) Pが受ける垂直抗力と逆向き 神奈川工科大 〈一般A1/30) ⑦Pが受ける糸の張力と同じ向き Pが斜面から受ける静止摩擦力の大きさはいくらか。 解答群 問3 ⑤ √3 9 3 2 9 √7 mg 問 4 mg (6) mg 5 1633 9 9 √√3 9 (5 Pが動き始めた後のPの加速度の大きさはいくらか。 解答群 3 2 イQに質量 2m のおもりを追加し、糸につり下げられたおもりの全質量を3m とした。おもりを静かに放したところ､Pは斜面上をすべり出した。 mg mg ⑨7, mg 5 ⑥2mg ⑩0 2√3mg 問5 糸の張力の大きさはいくらか。 解答群 1 2 mg (2) 3 7 mmgh 2 6 mgh 3 g (2) 9 2 (10 ⑧Pが受ける糸の張力と逆向き ⑧8⑧ 6 2mg mg (6) mg 2√3 mg 3973 5 2 mg mgh 9 16 2023年度 物理 27 9 (9) (3) ・mgh 4 7 14 mg 9 √√3 4 mg 9 √7 2 3/3 7 mgh mg 15 3 mgh 2 mg 2 (5) 問 6 P が動き始めてから斜面の上を距離んすべる間に､ Pの運動エネルギーは いくら増加するか。 17 解答群 ① 00 4 √7 4 72 g 9 mg 3√3 2 ① mg 3. 8 √2 mgh mmgh

（2） 波線のところで、長さがそれぞれlsin30°,lcos30º/2になる理由が分かりません。解説をお願いします🙇‍♀️

MOS ZON 133. 棒のつりあい 図のように、長さ、重さWの一様な太 さの棒の一端を壁にちょうつがいで固定し、他端に糸をつけて, 棒が水平と30°の角度となるように糸を水平にして壁に固定 した。 次の各問に答えよ。 (1) 棒が受ける重力 W. 糸の張力 T. ちょうつがいから受け る力の水平成分 N, 鉛直成分Fを図中に示せ。 (2) 棒が受ける力の水平方向と鉛直方向のつりあいの式, およびちょうつがいを回転 の中心とした力のモーメントのつりあいの式を示せ。 (3) T. N. Fの大きさを, W を用いてそれぞれ求めよ。 130° 例題15

(6)の高温熱源、低温熱源がどうのこうの というのがわかりません。

容器内の気体の圧力 P, 〔Pa] を求めよ。 3) 容器内の気体の温度 T [K] を求めよ。 この変化における容器内の気体の圧力P [Pa〕 と体積V[m²] の関係を表すグラフをかけ。 ただし, P を用いてい 15) この変化で気体が外部にした仕事〔J〕 を求めよ。 (6) この変化で気体が温度調節器から受け取った熱量Q〔J〕を求め 68.〈気体の状態変化と熱効率〉 (6) [A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり, 圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。 このことから, 1molの理想 気体に対するか-V図(図1)に示す状態a (温度 T [K]) から状態 b (温度 T'[K]) への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J〕 は,定積モ ル比熱Cv 〔J/(mol・K)] を用いて AUab=Cv(T-T) [9] 気体分子の運動と状態変化 51 68 p 0 数研出版 と表すことができる。 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態 c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 1/3 [B] 理想気体1mol の状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 させる。 それぞれの状態変化の過程では, A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A:体積を一定に保つ ように変化させる。 状態 A, B, Cの圧力, 体積, 温度をそれぞれ (p₁ (Pa), V₁ (m³), TA (K)), (P2 (Pa), V₂ [m³), TB (K)), 〔Pa], V1 [m²], Tc 〔K〕) とする。 また, 定積モル比熱をCv 〔J/(mol・K)] 定圧モル比熱 Cp を Cp [J/(mol・K)],比熱比を y = v 気体定数を R [J/ (mol・K)] で表す。 p P₁ P₂ 図 1 0 C 等温線 V₁ 図2 B (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB 〔J〕 を ① 式を用いて求め, その答えを Cv. Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3) 過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J〕 を Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 V₂ V (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBCA 〔J〕 を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると, 定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 C, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。 その関係式を導出せよ。 仕事 WBCA は、 Cv, R, Ta, Ts, Te の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を, y, pi Y2 を用いて表せ。 Pa' Vi (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると、 どのような はたらきをする機関となるか｡ これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて、 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大]

力学的エネルギー (2)の途中式を教えてください🙇

発展例題 24 ばね振り子の力学的エネルギーー 図のように、天井に固定された軽いばねに質量mのおも りをつるしたところ, ばねが自然の長さからだけ伸びた 点0で静止した。 おもりを下に引きOからばねがαだ け伸びた点Aで静かに放した。重力加湿度の大きさを」と する。 (1) このばねのばね定数はいくらか。 この 解答 (1) ばね定数をkとすると,点での力のつりあいから, 平面上に kxo-mg=0 よって, k=mg XCO FACIEEJATIO (2) 点Oを重力による位置エネルギーの基準とする。 点0 でのお もりの速さを”とすると,点Aと点0での力学的エネルギーは 等しいから, 平 HOMO (2) おもりが点0 を通過するときの速さはいくらか。たし D (3) おもりが達する最高点の, 点0からの高さはいくらか。 考え方 弾性力と重力による運動力学的エネルギーが保存される。E=K+U=一定 0+ (−mga) + ¹k(x₁+a)² = 1 {mv ² + 1/2 kxo ²1 stb... h② 23 2 k =a. ①,②から1/12/ka²/12/2mu よって,v=q = a√3/1² = m Vxo 最高点の点 0 からの高さをxと になる。 000000000 9 ①.③から1/2/kd2=1/12/kx²2 よって、x=a 35, -kx2 よって, x=a 自然の長さ cxo 0000000000 F000000000 a 補足 (3) 点0 をおもりの変位 xの原点とし, 鉛直上 向きを正の向きとする。 このとき,自然の長さ の位置はx=x である。 ・ • 0<x<xの場合: ばねの伸びは x-x xx の場合: ばねの縮みはx-xo 最高点の位置x が (3) 最高点では速さは0 どちらの場合でも, 弾性力による位置エ すると,点Aと最高点での力学的エネルギーは等しいから、ネルギーは 0+(-mga) + 1/12/k(x+a)^2=0+mgx+1/12k (x-x)?…. ③ 1/k(x-x₁) ² JIM OR*

この問題でy軸方向に力積があるのもよくわかんないし、X軸に力積がないのもよく分かりません、、 詳しく教えてください！！

チェック問題 2 固定 質量mの小球を自由落下させ、傾き30° のなめらかな斜面に衝突させたところ, 水平にはね返った。衝突直前の速さをひ として、次の量を,( )内を用いて表せ。 (1) 衝突直後の速さひ (vo) 場 x (2) この衝突の反発係数e (3)斜面から小球が受けた力積の大きさⅠ(m,vo) 解説(1) なぜそのように分けるので すか? mv, sin 30°: まずは,斜面と平行成分 (x 軸), 垂直成分 (y 軸) に速度を分解して、 @‚ Ð, ®nºħħ<£o 500153 y dos どうしたらよいのか, はじめの一歩がわかり てません。 (②2)方向のみに注目して, 軸と逆向き それは,図のように, x 軸方向には全く 力積を受けない(重力の力積は衝突時間 が短く無視できる)から, 運動量が保存す ることと,y 軸方向は衝突面と垂直だから, 反発係数eの式が使えるからだよ。 æ方向のみに注目して、《運動量保存則》(p.139)より, ・① 30° = mv cos 30° よって, v= -Vo e = = 1 /3 V (m) ① を代入して,Iについて解くと, I = - 2 √√3 Vo Vo mvo m ひsin 30° 1 Vo cos 30° 3 (3) 方向のみに注目して、 《力積と運動量の関係〉 (p.137) より , mucos 30°+ I = musin 30° (①より) 答 30% CC 軸方向は 力積なし 30° 30% XC

(3)のニが分かりません。 普通に1×Qじゃだめなんでしょうか？

166 2021年度 物理 次の文章を読み, ほ 答欄にマークせよ。 い 立命館大学部個別 (理系) イ に適切な数値を解答欄に記入せよ。 また, には指定された選択肢からもっとも適切なものを一つ選び、解 図1のように xyz軸を取り, 一辺の長さがLの正方形で厚さが無視できる導体板 A,B をそれぞれx = 0,x=d (ただしd>0)の位置に固定した。 導体板Aは 接地されており, 導体板Bには電気量Q(ただし Q > 0) の電荷が与えられてい る。また、以下の〔1〕〔2〕〔3〕 において、導体板や誘電体の中心は常にx軸 上にあり, 正方形の各辺はy軸、z軸と平行であるとする。 真空の誘電率をe とし, Lはdよりも十分大きいものとする。 ろ 〔1〕 図1において, 座標 (d-r,r, 0) に点P, 座標 (d,r,0)に点Rを 取る(図2)。ただし,0<r<d0<r</1/2であるとする。点Pでの電場 の向きは であり,大きさは である。 このとき, 導体板B の 電位を Vo とすると, Vo = は であり, 導体板 A,Bの間に蓄えられる静 電エネルギーを U とすると, U = に である。 また, 外力を加えて電気 量 g の点電荷を図2の原点Oから点R まで線分OR上をゆっくりと動かすと き, 外力がする仕事は ほ に等しい。ただし, |q| はQに比べ十分小さい とする。 〔2〕 図1において, さらに導体板 A,Bと同じ形状, 大きさを持ち,接地された 3 導体板Cをx=no dの位置に固定した (図3)。 十分な時間が経過した後,導 2 体板 B の電位は ×V となる。 また, 導体板 A,Bの間に蓄えられる 静電エネルギーは ×U となり,導体板 B, Cの間に蓄えられる静電 ×U となる。 エネルギーは 〔3〕 図1において、 今度は一様な比誘電率3を持ち, 断面が一辺の長さLの正 d 方形で厚さの誘電体 (絶縁体)で導体板 A を完全に覆った (図4)。 誘電体 では、誘電分極によってその表面に電荷(分極電荷)が現れ、誘電体内部の電 場を弱めるはたらきをする。 比誘電率を考慮すると,図4の「表面D」に現 れる分極電荷の電気量は = ×Qとなることがわかる。 また, 十分な時

ここが解説を見ても分からなかったので 使う公式や解き方など分かる方お願いします🙇‍♀️

例題19 運動エネルギーの変化と仕事 なめらかな水平面上を, 質量1.0kg の台車が速さ 3.0m/sで右向きに運 動している。 この台車に, 運動の向きと逆向きに一定の力を加え続ける と, 台車は力を加え始めてから1.0m移動して静止した。 加えた力の大 きさは何Nか。 基本問題 110, 標準問題 111 3.0m/s 1.0m 静止

問3、問5、問6の解き方教えてくださいお願いします💦

み下の各問いに答えよ。 (配点20) 図1のように,x軸上を運動する小物体Aを考える。Aは時刻 t0sに原点Oをx 軸の正の向きに速さ4.0m/sで通過し, t = 3.0sまで速さ 4.0m/sで等速直線運動をした。 t = 3.0s 以降は等加速度直線運動をして, t = 5.0s での速さは0m/sであった。図2は、 Aの速度と時刻tの関係を表したグラフである。なお,x軸の正の向きを速度および加 速度の正の向きとする。 t=0 s A4.0m/s [0] [][m/s] [↑] 4.0 -5.0 -10.0 図 1 3.0 5.0 図2 - 46 - 10.0 t (s) x 〔m〕

(4)です。 なぜC2とC3が並列になると分かるのでしょうか。 一本道だと直列、分かれ道だと並列、と考えていたので直列に見えました。

電磁気 18 コンデンサー 起電力 Vo [V] で内部抵抗のな い電池, 電気容量C [F] 2C [F〕, 3C〔F〕 の3つのコンデンサー C1, C2, C3, および抵抗R1, R2とス イッチ S1,S2からなる回路があるた G パズ ド る。 はじめ、2つのスイッチは開 いていて、各コンデンサーには電 荷がない。 空気の比誘電率を1とする。 まず,S1だけを閉じる。 十分に時間がたったとき, (1) C1の電気量と電圧を求めよ。 0001 (2) C1とC2の静電エネルギーの和を求めよ。 30 (3) この間に R で発生したジュール熱を求めよ。 64 C₁ A S1 C2 HF R1 4¹ Vo = Dind 0m S2 C3 3C B R2 R²-3 AS INCHA さ 次に, S1 を開き, S2を閉じる。 十分に時間がたったとき, (4) 点AとBの電位を求めよ。 接地点Gの電位を0とする。 *ALDY 5A-S LIMBA (5) この間に抵抗 R2 で発生したジュール熱を求めよ。 Cras 0: 続いて, S2 を開き, C3 の極板間に,極板と同じ形で,極板間隔の半 分の厚さをもつ誘電体をさし込んだ。 すると,C の電圧は入れる前の 12/23倍となった。 TE (1 (6) 誘電体の比誘電率 er を求めよ。 4 SAL