物理のエッセンスの力学の問題について質問です。 (2)の運動量保存の式ではmv+MV=mv0とされていますが、衝突後のMの速度は最終的に0になると言う認識でいいのでしょうか？？ また、もしそうならば滑らかな床であるのにも関わらず速度を持った物体が静止する理由を教えて頂きたい... Read More

①+M×② (m+M)v'= (m-M) ひ1+2Mv2 V₁ = (m-M)v₁+2Mv2 m+M ①mx② 11/12M2=1/2x2 力学 17 M . x=V √ k 3mvo M 2(m+M)V k ちなみに v= 2m-M 2(m+M) v < 0 となる (M+m)v2′'=2mv+(M-m)vz V₂ = 2mv,+(M-m)v₂ m+M 問題の図では, はじめのP,Qの速度 が右向きに描かれているが, どんなケー スであれ,この結果は通用する。 M=mのときは,U1'02,02′'=v とな って、速度の入れ替わりが起こる。 ただ, 「等質量」で「弾性衝突」 という二重の条 件が必要であることを忘れないように。 78 (1)e=0 は完全非弾性衝突ともよ ばれ, 衝突後の速度差が0, つまり一体 化する(ひっつく) ケースである。 衝突直 後の両者の速度をとすると mv=m+M)より v= m m+M -Vo このときの運動エネルギーがばねの弾性 エネルギーに変わっていくから (m+M) v² = 1½ ½ kx² m+M mvo .. x=0 からは左へはね返っている。 79 M v m V +0000000 れきぜん 速さをv, Vとする。 (速度にしない のは向きが歴然としているため) 運動量保存則は mv=MV ... ① 力学的エネルギー保存則は ......② 11/21k=1/2m+1/2 MV22 ①のVを②へ代入し m2v2 |\ {kl²=\/\mv²+ 2M =1/2m0(1+77) M kM v=l m(m+M) k √k(m+M) 衝突の直前・直後を力学的エネルギー 保存で結ぶことはできないが, 衝突後は みきわ 成り立つという見極めが大切。 (2) 衝突後のm, Mの速度を v, Vとす る。 mv+MV=mvo v-V=-(0-0) ①mx② より 3m この場合,「物体系はどれとどれ?」 と尋ねると,「P と Q」 という答えが圧倒 的だ。 それでは, ばねの力が外力として 働いてしまう。 それでも, ばねの力はP Q に対して, 逆向きで同じ大きさな ので,外力の和が0ということでセーフ なのだが, 「P と Q とばね」 を物体系と とらえるとよい。 ばねの力は内力 (グル ープを構成するメンバー間の力)となっ て気にならないし, ばねには質量がない ので,運動量は常に0 で, 保存則の式に 顔を出してこない。 80 V=- 2(m+M) -Vo 今度は板だけがばねを縮めていくので 最も高い位置にきたかどうかは,台 上の人に判断させればよい。 その人が見 てPの速度が0になったときにあたる。

この問題の（4）のことで緑線で囲った部分の言っていることがよく分からないので教えてほしいです。

70. <ピストンで封じられた気体〉思考 図1のように,摩擦なしに動くピストンを備 えた容器が鉛直に立っており,その中に単原子 分子の理想気体が閉じこめられている。容器は 断面積Sの部分と断面積 2S の部分からなって いる。ピストンの質量は無視できるが,その上 に一様な密度の液体がたまっており,つりあい が保たれている。 気体はヒーターを用いて加熱 することができ,気体と容器壁およびピストン との間の熱の移動は無視できる。 真空 真空 真空 2S S 2 12 液体 液体 h 2 液体 ピストン 気体 h+x 気体 h 気体 2 ヒーター 図 1 図2 図3 また,気体の重さ, ヒーターの体積, 液体と容器壁との摩擦や液体の蒸発は無視でき,液体 より上の部分は圧力0の真空とする。 重力加速度の大きさをgとする。 次の問いに答えよ。 〔A〕 まず,気体、液体ともに断面積Sの部分にあるときを考える。 このときの液体部分の 高さは今である。 2 h (1)初め,気体部分の高さは12,圧力はP。であった。液体の密度を求めよ。 (2) 気体を加熱して,気体部分の高さを1からんまでゆっくりと増加させた(図2)。この 間に気体がした仕事を求めよ。 (3)この間に気体が吸収した熱量を求めよ。 〔B〕 気体部分の高さがんのとき, 液体の表面は断面積 2Sの部分との境界にあった(図2)。 このときの気体の温度は T であった。 さらに, ゆっくりと気体を加熱して, 気体部分の 高さがん+x となった場合について考える (図3)。 1 x>0では,液体部分の高さが小さくなることにより, 気体の圧力が減少した。 気体の 圧力Pを, xを含んだ式で表せ。 (2)x>0では,加熱しているにもかかわらず,気体の温度はTより下がった。 気体の温 度Tを x を含んだ式で表せ。 気体部分の高さがんからん+xに変化する間に, 気体がした仕事 W を求めよ。 ④ 気体部分の高さがある高さん+X に達すると, ピストンをさらに上昇させるために必 V要な熱量が0になり, xがXをこえるとピストンは一気に浮上してしまった。Xを求 めよ。 [11 東京大〕

教えて欲しいです🙏

54. 液体の圧力 一様な太さのU字管に入れた水と油が図の位置で つりあっている。 水と油の境界面から液面までの高さはそれぞれ6.0cm, 油 T 7.5cm 7.5cm である。 水の密度を1.0 × 10°kg/m² として,油の密度を求めよ。 6.0cm

解答の波線の部分の意味がわかりません。どのように考えたらB→Cのグラフがこのような曲線になるんですか？ 解説をお願いします🙇‍♀️

58 単原子分子理想気体をなめらかに動く ピストンのついたシリンダー内に閉じ込め、 外部と熱のやりとりをすることにより, 気 体の圧力』と体積Vを図のサイクル A→ B→C→A のように変化させる。 気体定数 をR とする。 PA B 2p1 C p1 A (1) Aにおける絶対温度をT とするとき, BおよびCにおける絶対温度をそれぞ 0 V1 2V1V れ求めよ。 (2) A→B および C→Aの過程において, 気体が吸収する熱量をそれぞ れ求め, p, V を用いて表せ。 (3)B→Cの過程で気体がする仕事と,吸収する熱量を求め, pi, V, を 用いて表せ。 Wout Qin (4) このサイクルを一巡する間に, 気体がする仕事を求め, p1, V, を 用いて表せ。 (5) このサイクルにおいて, 絶対温度T (縦軸) と体積V (横軸)の関係 を表すグラフの概形を描け。 (神戸大)

赤い文字の式の右辺はどうやって求めたものですか？ これは公式で暗記するものですか？

かめてみるとよい。 (5) 分子の運動エネルギー(の平均値)は1/2=122MT と表せる。 2N E→Aは等温変化でTが一定。 よって 1/12mo も一定。 (ハ) (6)B→C→D で気体は膨張し灰色部分の仕事をし, 圧力 B A

どの問題も分かりません。回答と解説教えて欲しいです。なるべくはやくお願いします🙏🏻

【1】 なめらかな水平面 AB に、 水平面ABからCまでの高さが0.40m の曲面 BC が続いている。 A にばね定数 9.8N/m のばねをつけ, その他端に質量 0.010kgの小球を置き, 0.10m 縮めて手をはなす。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 として,次の各問に答えよ。 (1) 小球はがばねから離れた時の小球の速さを求めよ。 (2) その後、小球はCから飛び出した。 このときの小球の速さはいくらか。 (1) 0.40m 00000 A B

電力量は仕事なのに時間tを使う理由が分かりません。また電圧と電流の積VIは何を表すのですか？

復習 量・電力 ジュール熱 ニクロム線のような抵抗のある導体に電流が流れると,熱が発生する。 抵抗 R[Q]に電圧 V [V] を加え, 電流I [A] をt [s] 間流したとき, 抵抗で発生する熱量Q [J] は,次式で表される。 Q[J〕…ジュール熱 Jar ジュール熱 V [V〕･･･電圧 Q=Vit=Rlt= t V2 I[A] ・電流 ... (39) R R[Ω]…抵抗 t[s] ･･･時間 5 Joule's law Joule heat この関係をジュールの法則といい, このとき発生する熱をジュール熱という ●電力量と電力抵抗で発生するジュール熱は,抵抗に流れた電流がする仕事に等しい。 この電流がする仕事を電力量という。 また, 電流が単位時間にする仕事, すなわち, 仕 electric energy 事率を電力という。電力の単位には,仕事率と同じワット (記号W)が用いられる。 watt 10 electric power 電力量を W[J], 電力をP〔W〕 とすると, 式 (39) を用いて, それぞれ次式で表される。 電力量と電力 W[J]… 電力量 の V2 電力量 W = Vit=Rlt= P〔W〕･･･電力 t ･ (40) R V〔V〕･･･電圧 W 電力 P= =VI=RI2: V2 = t ...(41) R I R[Ω]...抵抗 t[s] ... 時間 [A] ・・・電流

物理の剛体の重心の実験です ここにある図ア〜ウのそれぞれの図形の、重心の計算値の求め方を教えてください！！計算式を立てられません😣 お願いします🙏🏻

(1)実験書に付属の厚紙から、次の図ア, イ, ウの図形を切り取る。 (図ア) 一辺が12.0cmの正三角形 (図イ) 一辺が 12.0cmの正方形の1/4を除いた図形 (図ウ) 半径7.2cmの円に内接する半径3.6cmの 円を除いた図形 IIIの方法でそれぞれの重心Gを求める。 図ア, イ, ウのx,y,z を計算によって求める。 x 図ア 図イ 質問 (2)の実測値と(3)の計算値を比べてみよう。 x [cm] y [cm] 実測値 3.0 1.7 計算値 ふりかえり z [cm] 1.2 Z 図ウ

物理の重心を、おもりを吊るした糸を利用して重心の位置を求める実験で、「なぜ2本の直線の交点が重心なのか」の説明を教えてほしいです🥹分かりそうで分かりません🙏🏻

物体の重心の位置を調べる。 準備 厚紙,糸(長さ30cm程度), おもり(硬貨など), 定規, カッターナイフまたははさみ,千枚通し 方 法 (1) 厚紙を好きな形に切る。 糸の一端におもりを付ける。 糸 結び目 (2) 図のように切り取った厚紙の適当な位置 (端の方がよい)に糸が通る 程度の穴を開け、途中に結び目を作った (1) の糸を通し, 厚紙をつるす。 (3) つるした糸の位置に沿って, 厚紙の上に直線を引く。 (4) 別の位置に穴を開け,(2),(3)を行う。 この2本の直線の交点が重心である。 質問1 3本目の線はどこを通るかな? 質問2 求めた重心の位置で物体を支えられるかな? 質問3 なぜ2本の直線の交点が重心なのか説明しよう。 ⅣV 物体の重心2 おもり 図3

3枚目の写真の緑のマーカーで囲った※Bの部分の言っていることが分からないので教えてほしいです。

64.〈ピストンで封じられた気体分子の運動〉 なめらかに動くピストンがついた容器内に質量mの単原子分子 からなる理想気体が封入されている。 ピストンおよび容器は断熱材 でできている。図に示すように x, y, z軸をとり, 容器の断面積は 一様であるとする。 次の問いに答えよ。 〔A〕 まず,ピストンが固定されており, ピストンの底部は容器の 底からんの距離にある場合を考える。 (1)容器内のある1個の気体分子を考え,そのz軸方向の速さを ひとする。分子がピストンに弾性衝突したときピストンが受 ける力積の大きさを求めよ。 (2) (1)において1個の分子がある時間 4t にピストンに衝突する回数を答えよ。 (3)(2)においてN個の分子によって 4tの間にピストンが受ける平均の力の大きさを答 えよ。ただし,気体分子全体のvzの2乗の平均 22 を用いよ。 〔B〕 次に,ピストンをz軸の負の向きにより十分に小さい一定の速さで押しこんだ 場合を考える。なお理想気体では, 内部エネルギーは各気体分子の運動エネルギーの総和 となる。 z軸方向の速さvz の1個の分子がピストンに弾性衝突した後の軸方向の分子の速さ vz を求めよ。 また,衝突前後の分子の運動エネルギーの変化量⊿u を答えよ。この際, 1± b b は十分小さいことより (10) = 0 という近似が成りたつことを用いよ。 Vz Vz Vz Vz (54)において⊿t の間のN個の分子の運動エネルギー変化の合計 4U を v22 を用いて答 えよ。 ただし, 4t の間のピストンの移動距離はんに比べて十分小さいものとする。 〔A〕のときの容器の体積を V,気体の温度を T, 内部エネルギーをひとおく。また, 4tの間の体積の変化を⊿V, 温度の変化を⊿T とする。 気体分子全体の速さ”の2乗 44 が成りたつこと の平均をとしたときが成りたつこと,また, U を用いて 4 を 4T, T を用いて表せ。 AV V 記 (7/3)で求めたを用いて、4tの間に気体がピストンにされた仕事⊿W を答えよ。 また, この結果を(5) と比較して,気体を断熱圧縮したとき,気体がされた仕事と運動エネルギ ーの関係について説明せよ。 [23 埼玉大改]