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Physics Senior High

円運動の問題です。Ⅳの(2)についてどうして3枚目のような解き方をするのかわかりません。 誰か教えて下さい!!

第10講 円運動,回転座標系,万有引力 10-1 図のように点Oを中心とする半径aの円周の一を切り取った中空円筒が,水平面 に置かれた高さaの平らな台(斜線部)の右端に接するように固定されている。この 4 円筒の左側の点Aにおいて, 質量mの小球1に鉛直下向きに速さめを与え, 円筒の 内面に沿って運動させる。 小球1は円筒の最下点(点B)に静止している小球2と脈性 衝突をする。また,円筒の最高点を点Cとし, 点0, A, B, Cは同一鉛直面内にあり 小球1と小球2はこの鉛直面内で運動するものとする。円筒の内面はなめらかであり。 空気の抵抗は無視できるものとする。また, 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,以下の問に答えよ。 I 小球2と衝突する直前の小球1の速さめ、を, vo, m, a, gのうち必要なものを用 いて表せ。 I 小球2と衝突する直前の小球1が円筒から受ける垂直抗力の大きさNを、 Uo. m, a, gのうち必要なものを用いて表せ。 I 小球2の質量が一mの場合, 衝突直後の小球2の速さV2を, , m, a, gのうち 必要なものを用いて表せ。 V あがある速さり、以上であれば, 質量 れずに最高点(点 C) まで到達できる。 (1) その速さを, m, a, gのうち必要なものを用いて表せ。 (2) = Dのとき, 質量 -mの小球2は衝突後に円筒の内面から離 2 1 -mの小球2が点Cを通過して円筒の左側にある平らな 台上に落下した。その落下地点と点Aとの距離4を, m, a, gのうち必要なも のを用いて表せ。 V 小球2の質量をmにした場合を考える。小球1にめとしてIV (1) で求めた速さひん を与え,小球2に衝突させても小球2は円筒の最高点(点C) まで到達できず円筒の 内面から離れてしまう。 離れる瞬間の水平面からの高さんを, m, a, gのうち必要 なものを用いて表せ。 - 30 -

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Physics Senior High

回答の5行目から先が何しているのかさっぱりわかりません。 V₁=V₂=C₃/(C₁₂+C₃)×V これの最後の項は何を表しているんですか?上の比と式の関連性も分かりません。

コンデンサー(キャパシタともいう)には, 電気を蓄える。 解答 C, と C. の合成容量を Ca[uF]とすると, 並列接続より、 直流電流を 195 199 例題41 コンデンサーの並列·直列 右図の回路で,C, Ca, Caは電気容量がそれ ぞれC=2.0[uF], C;=4.0[uF], C;=9.0[uF]の コンデンサー,Vは電圧が1V=50[V]の電池であ る。スイッチを閉じたとき, Ci, Ca, Cs にかか る電圧V[V], 14[V], 14[V]をそれぞれ求めよ。 ただし,初め各コンデンサーには電荷がなかった ものとする。 理 V センサー 64 V=V%で電圧が等しいので, Cip=C;+ C=D6.0[uF] Cz と Caは直列接続であり,電気量Qが等しいので, 直列地 Q=CV より, *直列接続:Qが等しい ので,CとVは反比例 する。 *並列接続:Vが等しい ので,QとCは比例する。 続の合成容量の式が使える。 Q= CV より、CとVは反比例するので, Vi:Vs= C。: C, よって, i=V:=- Cs 9.0 -×50= 30[V] V= 三 Ciz+ Cs 6.0+9.0 V%=V-V= 20[V] 例題42 初めに電荷を蓄えているコンデンサーを含む接続» 197 205 208 右図で、C. C:は電気容量がともにC[F]のコンデ ンサー, Vは電圧 V[V]の電池である。初め, Ciには +2CV」-2CV %3 C C。 右図の上らに2CVI の雷気景が萎えられていた。

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Physics Senior High

(3)で小球が最高点に達した時、2物体の速度が等しくなる理由を教えて下さい。 解説を読んでも分からなかったです。 どなたかよろしくお願いします。

17 保存則 53 17 保存則 曲面 AB と突起Wからなる質量 Mの台が水平な床上にあり,台の左 側は床に固定されたストッパーSに 接している。Bの近くは水平面とな っていて,そこからんだけ高い位置 にあるA点で質量 m(m<M)の小 A小球 m W S M B 床 球を静かに放した。小球は曲面を滑り降りて突起w に弾性衝突し,台 はSから離れ,小球は曲面を逆方向に上り始めた。台や床の摩擦はな く,重力加速度をgとする。 (1) 突起Wと衝突する直前の小球の速さはいくらか。 (2) 小球が Wと衝突した直後の, 小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (3) 小球が曲面を上り, 最高点に達したときの台の速さはいくらか。 また,最高点の高さ(Bからの高さ)はいくらか。 次に,ストッパー Sをはずして,台が静止した状態で,小球をA点 で静かに放す。 (4) Wに衝突する直前の,小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (5) Wとの衝突後,小球が達する最高点の高さはいくらか。 F (東京電機大+日本大) Level(1) ★★ (2) ★ (3) ★ (4), (5) ★★ Point & Hint (2) 弾性衝突は運動エネルギーが保存される衝突だが, 反発係数 e=1 で扱いた い。 (3) 最高点に達したとき, 小球は台に対して一瞬止まる。水平方向には外力がない ので,ある保存則が成り立つ。後半はもう一つの保存則を用いる。 ただし, 物体 系に対して適用する。 (4) 2つの保存則の成立。 (5) (3)と同様に考えるのが正攻法だが, ……もっとスッキリと解ける。

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