問10の振動の中心が下にずれるのは何からわかりますか？

36 単振動 ③ 図のように、 エレベーターの天井にばね定数kの軽いばねの一端 を固定し、 他端に質量mの物体を取り付けた。 ばねの長さが自然長 のときの物体の位置を原点Oとし, 鉛直下向きに軸をとり、 エレ ベーター内の人から見た立場で, 物体の運動について考える。 重力 加速度の大きさをg とする。 〈福岡大・改〉 エレベーターが静止している場合について考える。 問1 ばねが自然長となる位置まで物体を持ち上げて静かにはなす と、物体は静かに振動した。 振動の中心での物体の位置zとして正しいものを、 次の ①~④のうちから一つ選べ。 zo= ① mgk ② 3 2 の解答群 ① mgk mg k 問2 物体の位置がのとき, 物体にはたらく力をk, To, πで表したものとして正しい ものを、次の①~④のうちから一つ選べ｡ ①k (x+エ) 2 -k(x+xo) 3k(x-xo) 4-k(x-xo) 問3 問2のつねに振動の中心に向かう力を何というか。 正しいものを次の①~④のう ちから一つ選べ。 ① 慣性力 ②垂直抗力 ③復元力 ④ 重力 m(g-a) k 問4 このときの振動の周期は1, 振幅は 2 である。それぞれの答として正 しいものを、 次の解答群のなかから一つ選べ。 の解答群 02x√mk ② 2π√ ②mg ma=- 2mg k 3 t₁ = と書けるから, 小物体の運動は, [④ k ③2π√ m 2mg k 2π 1 Im @ = π√ k 2 次に、エレベーターが鉛直上向きの一定の加速度で上昇している場合について考える。 この加速度の大きさをaとする。 問5 ばねが自然長となる位置まで物体を持ち上げて静かにはなすと, 物体は力のつり あいの位置を中心として鉛直方向に単振動した。 振動の中心での物体の位置とし て正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 = m(g+a) ① ② 2m(g+a) 3 k mg F=-kx+u'mg=-k(x-μ'mg) 小物体の加速度をaとすると, 小物体の運動方程式は, m 4 kx=μmg よって, In=y k 問2 小物体が座標xのとき, 小物体には水平方向にばねの弾性力と動摩擦力がはたら いているから, -kx Mo -k(エードm2) よって,a=-; k (x-μ'mg) m k _mgを中心とした角振動数 69 = I= k k mg 1 k 4 2Vm mg ~000000000000 の単振動 となる。 よって, 小物体を静かに放してから次に速度が0になるまでの時間は単振 動の周期の半分になるから, 36 問1 ② 問2④ 問3 [③] 問4 1:②2:② 問5 ② 問6 [④] 問7 ② 問8③ 問9② 問10 ⑦ より, To=22 □ k m(g+a) 解説 問1 物体が位置にあるとき物体には重力 mg, ばねの弾性力 kx がはたらく。 加速度をα とすると, 運動方程式は, ma=-kr+mg より, x+g=-- ･･････(i) 振動の中心では加速度 α が0となることから,物体はx=mgを中心 mg ......(ii) とする単振動をする。よって、 am pimg 0+ | Point 振動の中心(力のつりあいの位置) では、物体の加速度は0. 速度は最大。 問2 (ii)式より mg=kx であるから, 位置xのとき物体にはたらく力は, f=-kx+mg=-kx+kro=-k(x-xo) 問3 復元力。 物体に, 力のつりあいの位置からの変位 (x-x。) に比例した力がつねに 中心方向にはたらくとき, 物体は単振動をする。 問4 このときの角振動数を400, 周期をTとし, (i) 式を単振動の式 a=-2(x-xo) と比べて Wo=₁ Vm mg 第1章 力学 問6 物体の位置がxのとき, 物体の加速度をm, k, x, x1 を用いて表したものとして 正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 =(x+x₁) ③ -(x-x₁) @ -(x-x₁) [① =(x+x₁) ② kl m [① 問7 この単振動の角振動数として正しいものを、 次の①~④のうちから一つ選べ。 V k ② k V m m ③ /2k Vm 問8 エレベーターが静止している場合と比較すると, 周期は何倍になっているか｡ 正 しいものを次の①~④のうちから一つ選べ。 倍 01/0 31 42 問9 振幅として正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 m(g-a) m(g+a) 2m(g+a) ③ 4 k k 問10 振動の中心は, エレベーターが静止して いる場合と比べて距離 アだけ に ずれている。アとイに入れる式と 語の組合せとして正しいものを、 次の①~⑧ のうちから一つ選べ。 a₁=- m k ④2m A₁=n=" ......(iii) ① ② 問10問1 問5の結果より, X1 Xo = 3 4 ⑤ (6) 1) 8 _m(g+a)_me="k ma k m(g+a) ア mak ma 2k より、 α= = 1/² {x_m(g+a)} となるから、物体はx=m(g+α) (=z) を中心とする単振動 をする。 問6 ()式で! mota) として, k( (x-x₁)(iv) 772 問7 振動の中心を原点とするX軸をとると,X=ェーエ」 となり, (iv)式は, k 自然長の位置 (x=0) が振動の端点になる。 ma k k ma mak また, 物体を自然長の位置から静かにはなすと, 自然長の位置 (x=0) が振動の端点 になり, 振幅 A, は, Aozo- mg k ma 2k (i)式はαo=(x-xa) と書ける。 振動の中心を原点としてX軸をとる m と表せるから 単振動の式 α = ² X と比べると, 角振動数 (1) は, k an √ m 問8 このときの周期をTとすると, T=2x=2x、m=To ma k k ma と、X=ェェ。 と表され, X=0 を中心とする単振動の式はαo=wX となる。 問5 エレベーターの中で観測する人から見ると, 物体には慣性力 maがx軸正の向き (鉛直下向き) に見かけ上はたらく。 物体の 加速度をαとして運動方程式は, 1a ma=-kr+mg+ma @0₁ であるから1倍である。 問9 自然 (z=0) の位置から静かに放しているから, 振幅 A, は, m(g+a) k よって、振動の中心は距離だけ下にずれている。 イ 上 上 44 6000000000 下 下 Ima エ 下 下 8 37 問1 ③ 問2 ② 問6① 問7④ 問3② 問 4 ④ 問5② 問8 [③] 問9① 問10 ④ 解説 問1 おもりがx=0 (振動の中心) より左にあっても右にあっても, x=0 に向 第1章力学

110,111がどういうことか分かりません。教えて欲しいです。

遠心力と万有引力のつり合い T=2r=2ar√ GM r む なお,地表すれすれに回る人工衛星の速さか」を第1宇宙速度とよんでいる。 ひ=√GM/R GMを用いると(これがコ rR より Pの力学的エネルギーEは、①より1/23m²=C217 ツ!) GMm GMm 2r 1 E = mv² + (-GMm) GMm 2r r 無限遠に行くためにはE=0 とする必要がある。 与えるべき量は GMm 2r 110 赤道上空を地球の自転周期Tと同じ周期で回る人工衛星が静止衛星である。 その回転半径を求め, G, M, T で表せ。 111* 前間では地球半径Rの何倍か。 有効数字1桁で答えよ。 g=10m/s2, 地球半径R=6.4×103km, π≒3 とする。

2️⃣の解き方がわかりません。どうやって解けばいいのか教えてください！

2熱と仕事 (p.132~133) 粒状の金属 2.0kg を詰めた袋がある。 この袋を, 高さ1.0mの位置からくり返し 50 回落下させたところ, 金属の温度が1.4℃上昇した。 この金属の熱容量 C[J/K] と 比熱 c[J/(g・K)] を求めよ。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とし, 落下する際に重 力がする仕事はすべて金属の温度上昇に使われたとする。 空気の抵抗は無視する。 10

至急お願いします🙇🏻‍♀️ 大学入試の過去問なのですが、難しくて分かりません。 求め方の解説お願いします。

[12 Kさんは、バスに乗って運転席の速度メーターに注目していた｡ バスが地点Aを出 発して地点 B に到着するまでの間, 速さ [m/s) は時間t[s] とともに図のように変化し た。この間の道路は直線で, 水平であった。 [m〕 O [m] b n a 20 20 ひ 20 O 20 [m/s] 15 (1) 地点Aからバスが走った距離 x [m] は,時間とともにどのように変化したか。最も 適当なものを,次の ① ~ ⑥ のうちから1つ選べ。 ① [m〕 ② [m] O ( 地点A) ③ 60 68 t [s] 6068 t [s] 0 [m] about whe 0 [m] 20 20 6068 [s] 0 20 6 Mam c ① 前方へ体が引かれるように感じた。 後方へ体が押しつけられるように感じた。 BOH 60 68 (地点B) ③空中に体が浮くように感じた。 ④ 下向きに体が押しつけられるように感じた。 ⑤ 横方向に体が引かれるように感じた。 60 68 t(s) CHERHE (2)図中のa における加速度の大きさは,重力加速度の大きさ 9.8m/s2 のおよそ何倍 か。 最も適当な数値を,次の ①~⑥のうちから1つ選べ。 ② 0.02 2 倍 ① 0.01 0.04 ④ 0.06 ⑤ 0.08 ⑥ 0.10 (3) 図中のbにおいて, バスは道路と平行な線路上を前方から走ってくる列車とすれ違 った。 Kさんが窓から横を見ていたら, 長さ120mの列車の車体がKさんの目の前 を通り過ぎるのに 3.0秒かかった。 この列車の速さはいくらか。 最も適当な数値を, 3 次の①~⑥のうちから1つ選べ。 m/s ① 10 ② 15 3 20 4 25 40 ⑥ 55 (4) 進行方向を向いて座席に座っていたKさんは,図中のcのときにどのように感じ たか。 最も適当なものを,次の ① ~ ⑤ のうちから1つ選べ。 4 60 68 t [s] t [s] 6068 t[s]

(エ)で「転倒し始める時はT'＝0、あるいはN'＝0」とあってT'＝0としてるんですけど(カ)のT''って0じゃないのですか？ (出典:難問題の系統とその解き方)

例題1 剛体のつりあい ① 次の文中の ] に適する数値(負でない整数) をそれぞれ記入せよ。 図のように、直方体の一様な物体Aが, 水平と45°の傾斜をもつ地盤Bの上に、質 量の無視できるロープCによって取りつ けられた構造物がある。物体Aと地盤B とは、接触しているだけである。 物体Aの質量:m=1.0×10° 〔kg〕, 重力 加速度の大きさ:g=10[m/s²], 物体Aと地盤Bとの間の静止摩擦係 数および動摩擦係数:μ=1/3, 2の値:1.4とし,ロープCは十分強く, 伸び縮みしないものとする。 (1) 静止しているとき, ロープCの張力は (ア)[ 盤Bが物体Aに作用する抗力の大きさは (イ) × 10°Nであり、地 × 10°Nである。 (2) 地震によって,次第に強くなる上下動(鉛直方向の動き)が起こ り,ある加速度が物体Aにはたらいたら,物体Aが転倒(物体Aが 地盤Bに対して,すべり・離れなどの動きを起こし、回転して倒れ る状態)を起こし始めた。 その加速度の大きさは (ウ) m/s' であ り,ロープCの張力は (エ)[ × 10°Nである。 (3) 地震によって、次第に強くなる水平動が起こり、ある加速度が 物体Aにはたらいたら, 物体Aが転倒 ((2)参照)を起こし始めた。 その加速度の大きさは (オ) m/s' であり, ロープCの張力は (カ) ×10°Nである。 〔東京理科大・改] 考え方の キホン y A hor 4m 45° + 2m. C B 力学において最も重要なことは、力を正しく見つけることである。 そして力がわかれば,それらを互いに垂直な方向に分解し、力のつ りあいの式を2つつくる。次に,適当な点のまわりの力のモーメントのつりあい この式をつくる。 あとは, 以上の3つの連立方程式を解くだけである。なお, 静止 摩擦力はつねに最大静止摩擦力が働いているとは限らないので, はじめからその 値をμN とおいてはいけない。 まず, 未知数として文字で表し (例えばF), つ りあいの式を解いて F の値を求めてから, FUN の条件を課せばよい。 また, 力のモーメントのつりあいの式は, 任意の点のまわりのモーメントで考えてよい が,なるべく計算が簡単になるような点を選べばよい。 すなわち、ある力の作用 線上の点を ントになるので計算が楽である。 水平面 カ学 2 3 波動

問題文に出てくる数値は全て2桁なのに、（4）の答えは3桁なのはなぜですか？

例題 7★ 高さ40mのビルの屋上から, 水平方向と30°の角をなすように 斜め上方に向かって速さ20m/sで小石を投げた。 ただし, 重力加 速度の大きさを10m/s2とする (1) 小石の最高点の地面からの高さはい くらか｡ (2) 小石が地面に達するまでに何秒かか るか｡ (3) 小石が地面に当たるときの速度の方 向が,地面となす角0はいくらか。 (4) 小石はビルから何m離れた点に落ちるか。 (1) 最高点での速度の鉛直成分は0なので 02−(20sin 30°)²=-2 ×10×h :. h = 5 地面からの高さは5+40=45〔m〕 (2) 地面のy座標はy=-40なので -40=20sin30°xt - xt-1/23 - × 10 × t² 屋上を原点 0, 右向きにx軸, 上向きにy軸をとる。 投げた瞬間を時刻 0, 地面に達する時刻を 〔秒〕 とする 水平方向は等速直線運動, 鉛直方向は鉛直投げ上げの公式を用いる。 t=-2,4 t=-2は不適当なので, t=4 [s] (3)vx=20cos 30°=10√3[m/s] tan 0 = vy=20sin30°10×4=-30[m/s] |v₂| 30 Vx 10 3 -10% (4) Z=20cos 30°x4≒69.3〔m〕 =√3 = 40m 40- y (m) - 大20m/s 0秒 -19- 30° 1 物体の運動 20m/s 300 Th 2.0= 0=60° 10 m/s² t秒 Vyt →x (m) Vx 0³

⑵の解説のなぜP1とP2 が図のように振動するのかがわかりません。教えてください

-40 -43 0.98~101 EN (開 r [解説] √=fR V 考察 B5⑤ 158 (1) 考察A: 3③ 考察 C⑧ (2) 4 (3) 3 注目する｡ 指針 初めて見る実験題材は,発生する現象を問題文から読み取るこ とが重要。 この問題は共鳴の問題であるから,定在波の腹節の位置に 1000≧ 73346 1000 (2) 観察・実験Ⅰ・Ⅱより,パイプ おんさ P1,P2 から発生する音波 の振動数はいずれも1000 Hz 以下 であるから、その波長は 0.34m 340 以上である。 したがって, P1, P2 入 270.34 (1) 考察 A: パイプおんさ P1, P2 を同時に鳴らせたとき, 1 パイプおんさ Pi. P2はU 秒間のうなりの回数は1回未満であったことは, 字型の加工部分が共通して P1, P2 の振動数の差が1Hz 未満であることを示いるため, 発注する音波の している。 よって ③ 振動数は一致している。 Pi 考察 B: パイプおんさ Pi の下端(開口部)を手でふさい で閉管にしたとき共鳴音が大きくなったことは, 下端(開口部) 付近が定在波の節の位置であること を示している。 よって, ⑤ 考察 C : パイプおんさP2 の下端(開口部) を手でふさい で閉管にしたとき,共鳴音が小さくなったことは、 下端(開口部) 付近が定在波の腹の位置であること を示している。よって, ⑧ 3 の長さの差16cmの間に一波長 4 2.30** 23cm 251 P1 P2 WALIT 158) センサー44 センサー 45 16 cm 開口端補正 が含まれている可能性はないので、 気柱内に生じる定在波は図のよう になる。 開口端補正を1.0cm 程 度と仮定しているので,発生する 音波の波長は -x3=16 入 = (16+1.0)×4=68[cm]=0.68〔m〕 7:16/1/u=faより P1 のおおよその振動数は, 340 21.3cm [f= +=500[Hz] ④ 0.68 70,21m (3) 下端(開口部)を手でふさいだときに音量が大きくなる位置 (3) 20.4は、定在波の節の位置である。その位置はパイプおんさ P1 をみたしていたより=波長(34 cm)程度長い位置である。よって,③ 39cm (音波変位で 表している) ^ 4 p が節だと ちゃんと共鳴して 音大きくなる 16cm+1g 1.7-4 0.0 0.8 23cml 134c 各8cm t = (C sirve (2)より 7=6 132

問3の⑦を教えてください。 答えは16sです

3 ある物体がx軸上を下のv-tグラフで表されるような運動を行いました。 時刻 0sにx=0m から出発し、8.0s 以降は一定の加速度で運動したものとします。 ①等速運動で進んだ距離を求めなさい。 12s の物体の変位を求めなさい。 0~12s の平均の速さを求めなさい。 0~12sの平均の速度を求めなさい。 12s での加速度を求めなさい。 0~12s の x-tグラフ(変位Xと時刻tのグ ラフ)をかきなさい。 物体が再びx=0mを通過する時刻を求 めなさい。 3 v(m/s) 6 0 2 V=# CO 8 10 Votat 12 t(s)

(3)の問題はなぜ6秒後まで書くのですか？

4.0 6.0 18.0 8.0 12.0 t[s] t(s) 例題3 (3) ボールの速度 ひと 投げてからの時間との関係を (4) ボールを投げてから, 点Qを速さ 4.0m/sで斜面下向きに通過するのは何s後か。 また, ボールはその間に何m移動したか。 指針 時間t が与えられていないので 「v²-v2=2ax」 を用いて加速度を求める。 また, 最高点Pにおける速度は0となる。 v-tグラフ を描くには、速度と時間との関係を式で表す。 ■解説 (1) 点 0, Qにおける速度, OQ 間 の変位の値を 「v-vo²=2ax」 に代入する。 (-4.0)²-6.0²=2×a×5.0 a=-2.0m/s² (2) 点Pでは速度が0になるので, 「v=vo+at」 から, 0 = 6.0 -2.0×t t=3.0s 3.0s 後 OP 間の距離は, 「v²-v²=2ax」 から, 02-6.0²=2×(-2.0) xx x = 9.0m (「x=uot+1/21at2」からも求められる。 ) (3) 投げてからt [s]後の速度v[m/s] は, 「v=votat」 から, v = 6.0-2.0t v-tグラフは, 図のようになる。 17.0- v [m/s] 4 6.0 0 -4.0 -6.0 OP間の距離 1 2 3 6.0 PQ間の距離 (4) 「v=vo+at」から -4.0 = 6.0+(-2.0) xt t=5.0s 25.0s後 4 15 6 t〔s〕 ボールの移動距離は, v-tグラフから, OP 間 の距離とPQ間の距離を足して求められ、 + 6.0×3.0 (5.0 -3.0)×4.0 2 2 =13.0m Point 面積は、負の向きに進んだ距離を表す。 v-tグラフで, t軸よりも下の部分の 1. 物体の運動 11 2.0S y=(Vo+Vo+at

(6)の答えがなぜ2.1秒になるのか教えて下さい！ よろしくお願いします_(._.)_

令和5年度 第1学年 物理基礎 1学期期末考査問題用紙 令和5年6月27日 (火) 2限 問題 質量 1.0kgの小球 A と質量 4.0kgの小球 B をビルの屋上から同時に静かに落としたところ、Aは3.0 s後に 地面に達した。 重力加速度の大きさを9.8m/s2,√2=1.41 として,次の各問に答えよ。 (1) 着地直前のAの速さを, 有効数字2桁で求めよ。 (2) 地面からビルの屋上までの高さを, 有効数字2桁で求めよ。 (3) B が地面に達した時刻は,下記のア~ウのうちどれか答えよ。 ア.Aより遅い イ.Aと同時である ウ.Aより早い (4) 小球 A のように、 初速度 0 で落下する物体の運動を何というか。 (5) 小球A について,次の(a)~(c) グラフを描くと, そのグラフは下記の①~⑤のどれになるか答えよ。 (a) 小球が落下を始めてからの時間tを横軸に, 小球の速さひを縦軸に取ったグラフ (b) 小球が落下を始めてからの時間tを横軸に, 小球の落下距離y を縦軸に取ったグラフ (c) 小球が落下を始めてからの時間tを横軸に, 小球の地面からの高さんを縦軸に取ったグラフ (2) KAKAK () ⑥ 小球Aについて, 静かに落としてからビルの中央を通過するまでにかかる時間を, 有効数字2桁で求めよ。