(5)についてです。 ハイライトした部分は単振動の運動方程式なのにも関わらずkc の符号は負になっていないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

235.2つの物体の単振動 図1のように、ばね定数々の軽いばねの一端を壁に固定し, 他端に質量Mの物体Aをつける。床は水平でなめらかである。このばねを自然の長さ からαだけ縮めた状態にして、質量mの物体Bを物体Aに接するように置き、手で押さ えておく。手をはなしたときの時刻をt=0として, その後の物体AとBの運動につい て考える。 次の各問に答えよ。 自 (1) 物体AとBがはなれる瞬間のばねの伸びはいく らか。 トー自然の長さ→ mak A B (2) 物体AとBがはなれる時刻を求めよ。 (3) 物体AとBがはなれた後, 物体Bは等速直線運 動をする。 物体Bの速さを求めよ。 00000 図 1 (4) 物体AとBがはなれた後, 物体Aは単振動をする。 この単振動の振幅を求めよ。 B 次に、 図2のように, 物体BをAの上にのせ, 物体 Aを単振動させる。 物体AとBとの間の静止摩擦係数 をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 00000 A 図2 (5) 物体Bが物体Aの上をすべることなく、物体Aが単振動をするためには、振幅はい くら以下でなければならないか。 (京都工芸繊維大改) 例題20

(1)についてです。観測者も動いていると思うのですがそれは無視するのですか？？

物理 基礎問 50 ドップラー効果 次の文を読んで 適当な式を U2 (((Q))) U 反射板 音源 観測者 IC 図のように、振動数 [Hz] の音源が 軸上に静止しており、音源の右側にい る観測者と音源の左側に置かれた反射板が,x軸上を正の向きにそれぞれ一 定の速さ [m/s], uz [m/s] で移動する場合を考える。 観測者は音源から の直接音と反射板による反射音, およびそれら両者によるうなりを聞くもの とする。 音速は V [m/s] で一定であり, u, u2 はVよりも十分に小さい。 反射板は常に音源の左側にあるものとする。 反射板が移動しながら受け取る 音の振動数は,反射板内に別の観測者が入っているとすれば,その観測者が 聞く音の振動数と考えることができる。 反射板は速さ uz [m/s] で移動して いるので,反射板内の観測者が聞く音の振動数は (1) [Hz] である。 反射 板は振動数 (1) [Hz] の音を出しながら速さu2 [m/s] で移動している音 源と考えることができ, 反射板から観測者に向かう反射音の波長は (2) [m] となる。 さらに観測者はこの反射音を速さu [m/s] で移動しながら聞 くため、観測者が聞く反射音の振動数は (3) 〔Hz] となる。 また、このと きに観測者が聞くうなりは毎秒 (4) 回である。 as ( 京都府大)

(2)は運動量保存則を使って解くことは出来ないのですか？

9 単振動 単振動 変位に比例する復元力による運動 F=-Kx単振動 合力 F m 振動中心(x=0)は力のつり合い位置 0 x 周期 T=2π m エネルギー保存則 1/12mo+1/2 Kx=一定 ばね振り子 ... K=k (ばね定数) のケース 周期 T=2vk m ※ ばねが水平でも鉛直 でも斜面上でも不変 物体AとBがあり,質量はそれぞ れと3mである。 なめらかで水平 な床の上で,一端を壁にとめた軽いば ねの他端にAをつなぎ, 離れないよ うにする。 次に, BをAに接触させ て, ばねを自然長 より x だけ押し 縮め、静かに手を離した。 ばね定数を んとする。 A B Xo lo AX Xo Xo 2 0 Xo T T 3 2T 2 -xo (1) 手を離したあと, はじめAとBとはいっしょに運動する。 (ア) ばねの長さが1のときの, 運動方程式をA, B それぞれについて 記せ。 ただし, 加速度をαとし, AがBを押す力をNとする。 (イ)N を l, lo, kを用いて表し, BがAから離れるときのを求め よ。 (2) Aから離れたあとのBの速さ”はいくらか。 (3)Bが離れたあと, ばねの最大の長さlmはいくらか。 (4) 自然長からのばねの伸びをxとし,xの変化を時間tについてグラ フに描け (ただし, 図中のTはT=2√m/kであり, t=0のとき x=-x である)。 (東京学芸大 +名古屋大)

物理　電磁気　静電気力と電波電位 (4)で、解答には時間t後のMの鉛直方向の変位が0となればいいと書いているのですが、なぜその時Qに到達するの言えるのですか。水平方向はどう考えるのですか。これはQに到達するための必要条件を求めているということですか。

216 一様な電場内での荷電粒子の運動 図のように, 水 平方向右向きに強さE(E>0) の一様な電場を加える。 面 A, Bはそれぞれ鉛直面であり、 電場に対して垂直である。また、 PQは水平であり,PQに対して角0 をなす PR の長さを1と する点は,点Qの鉛直上方に位置している。このとき,質 量m,電荷g(g>0) の荷電粒子 M を考える。重力加速度の大 きさをg とする。 P+ A (1) 点Pと点Rで電位が高いのはどちらか。 また, その電位差 Vを求めよ。 (2)M を点Qから点Pへ移すときに静電気力がする仕事 Wop を求めよ。 リード D E (3)Mを点Rから点Pへ移すときに静電気力がする仕事 WRP を求めよ。 (4)Mを点Pに置いて静かにはなしてから面Bに到達するまでにかかる時間を求めよ。 (5)M を点Pにおいて鉛直上向きに打ち上げ, 点Qに到達させるときのMの初速度の大 きさを求めよ。 [21 東京工芸大 改] <-210

(2)についてです。 衝突直後の、Bの波線に垂直な方向の速度の向きはどのようにして分かりますか？ 御回答よろしくお願い致します。

205. 平面上での衝突 水平な氷の表面 上で静止している円盤Aに, 円盤Bが衝 突する。 A,Bはともに質量mで側面 はなめらかであり, 底面は粗いとする。 重力加速度の大きさをg, A,Bと氷の 間の動摩擦係数をμ' とする。 A A x 0 T I 図1のように, Bがy軸と平行な線上 を正の向きに進んできて, 原点に静止し ているAと衝突する。 衝突する直前のB 図 1 B の速さを”とし, AとBの間の反発係数を1とする。 次の各問に答えよ。 図2 B (1) 図2のように, 衝突する瞬間の円盤A, B の各中心を結ぶ線分とy軸のなす角を0 とする。 衝突する直前のBの速度ベクトルの, 破線 (A, B の接触点において各中心を 結ぶ線分と直交する線)に垂直な成分と, 平行な成分をと0を用いてそれぞ れ表せ。 ただし, 図2のひとの向きを,垂直方向と平行方向のそれぞれの正の向 きとする。 (2) 衝突した直後のAの速度ベクトルを, 破線に垂直な成分 wm と平行な成分 w に分 解したとき,wn と w, をそれぞれ求めよ。 ただし, 垂直方向と平行方向のそれぞれの 正の向きを (1) と同じとする。 (3)衝突して動き出したAが静止するときの, Aの中心点のx座標, y座標をそれぞれ (東京都立大 改) 求めよ。

19の(5)において、相対加速度に着目するというのに初見では個人的に絶対考えられないのですが、こういう場合どういう思考回路を持てばいいのでしょうか？(5)において少し解説もして欲しいです🙏

空気の抵抗力の係数んを求めよ。 (岐阜大 + 東京大) 19 基 なめらかな水平面 S, S2 と鉛直面 B vo S3 からなる段差のある固定台がある。 面S2 S1 上に,質量 M の直方体Aを面 S3 に接す るように置く。Aの上面はあらく,その高 さは面Sの高さに等しい。 質量mの小物 S3 A S2 体BとAの間の動摩擦係数をμとし、重力加速度をg とする。 いま, Bを初速 v で水平面上から,Aの上面中央を直進させたところ,A は運動をはじめ,ある時刻 to 以後,両物体の速さは等しくなった。 BがA上に達した時刻をt=0とする。 時刻to より以前の時刻 t におけ るBの速さは (1) で, A の速さは (2) である。 to は (3) で, そのときの速さは (4) である。 また, BがA上を進んだ距離は (5)である。 (岡山大)

・物理 波動 ケの問題で、答えはeです 2枚目のように合成波の様子はかけたのでこれを用いてなぜ媒質の速度が「下向き」になるのかを教えて欲しいです、よろしくお願いします🥹‪

問題 京都府立 次の文を読んで(ア) (ク) に適切な数値または数式を答えよ。 の解答は(ケ)の選択肢から選び, 記号で答えよ。 (ケ) (1)図の原点Oで媒質を方向に振幅A [m] の単振動をさせると,図のようにxの正の 向きに進む波が生じた。 時刻 t = 0[s] において波は図の実線の位置にあり, [s]後に はd[m]だけ右側の破線の位置に進んだ。この波の波長は(ア) [m],波の速さは (イ) [m/s]であり,x=d[m]の位置で変位が正で最大になるのは1秒間に 回である。 y A XC O 2d 3d 4d5d 6d 7d 8d -A (2)この波による, 任意の位置æ [m]における時刻t [s]の媒質の変位を表す式は,以下 のように導かれる。 ただし, x≧0である。 t 波の周期をT [s] とすると, x=0[m]の位置での媒質の変位は式y=Asin (2π [m]で表される。原点Oから位置x [m] に波が伝わるのに(エ) [s] だけ時間がかか るので,時刻t [s] における位置x [m]での媒質の変位は時刻 (オ) [s] における x=0 [m]の位置での媒質の変位に等しい。 したがって, 時刻t [s] における位置x [m] での媒質の変位はy= (カ)[m]で表される。 ただし, 解答にはT [s] を用いない こと。 (3) 次に, 図のx=8d [m]の位置で自由端反射が起きると,媒質には入射波と反射波に よって定常波が生じる。 0≦x≦8d [m] の範囲に定常波の節は(キ)個あり, x= 4d [m] の位置での振幅は(ク) [m] である。入射波が図の実線の位置にあるとき, 0≦x≦8d[m]の範囲において媒質の速度が下向きになる範囲はケである。 (ケ)の選択肢 (a) 0≤x≤4d (c) 0≤x≤2d, 4d≤x≤6d (e) 0≦x<d, 3d <x < 5d,7d <x≦8d (b) 4d≤x≤8d (d) 2d≤x≤4d, 6d≤x≤8d (f) d<x<3d, 5d <x<7d

物理の有効数字についての質問です 力の分野の時は、有効数字について理解できていたと思っていたのですが、波の範囲に入ってから有効数字がよくわからなくなってしまいました。 有効数字のきまりを教えてくれると嬉しいです 例を挙げると222の（2）です

動 22. 気柱の共鳴 答 (1) 入 = 1.36m, f = 2.50×10Hz (2) 管内: 0.675m, 管外: 5×10-3m (3) 解説を参照 常波ができる。ピストンがjの位置にあるときに基本振動,kの位置に あるときに3倍振動がおこっている。 開口端補正があるので、波長は2 つの測定値の差から求める。 また, 管内の定常波において、節の部分は、 空気が動いておらず, 密度変化が最大の位置である。腹の部分は、空気 が激しく動いているが,密度変化がほとんどない位置である。 あう節と節の間隔は入/2であるから, 位置にあるとき, 定常波は図1のように示される。 隣り 解説 (1) 音波の波長を とする。 ピストンがj,k の 1=101.5-33.5 入=136cm=1.36m 2 4 33.5cm 振動数は, 「V=fa」の公式から. -2- f= V 340 入 1.36 =2.50×102Hz & a\m0.15000 腹 腹 32\m0.1-0.1-0.5- (2)【管内】 定常波の隣りあう節と腹の間隔は 入/4である。 図1において,管口iから管内の腹までの距離は、 l=33.5+ - =33.5+ - 4 136 4 =67.5cm=0.675m 【管外】管口付近の腹は,管口よりも少し外側にある。 求める距離を 4 とすると, 01=4- 入 -33.5 = 136 4 -33.5=0.5cm=5×10 m (3) ピストンがkの位置にあるとき, 定常波の各点にお ける変位は,縦波にもどすと図2のように示される。 j の位置は定常波の節の部分であり,媒質である空気は動 j -101.5cm 図 1 管内の腹までの距離 求めている。 管外の腹 はないので注意する。 ●管口から管の少し外 にできる腹までの距離が 開口端補正である。 疎

物理 合成速度 (4)の解説(マーカーを引いている部分)がなぜそうなるのか教えてください！

(4) A→Dの運動におけ vs を川の流れに平行な成分と垂直な成分に分解して考える。 (1) ABは速さが us+v, BAは速さがus-vになるので TB=- L 2vsL = 2 (vs-v)L+(vs+0)L. L (vs+v)(vs-v) VS-V = (2) ACは図 a, C→Aは図bのようになるので、 速さ (合成速度の大き さ)はともに、vs2 よって W W 2W + 2 -v2 US (3) ① ② 式より 2 W TB052-022vsL Us US L 2. L=W のとき Tc= -TB VS Us" √ vs² — v² また vs-vus2 ゆえに <1 US であるので, TB のほうがTc より長い。 (4) 静水上の船の速度vs を流れに平行な成分と垂直な成分に分けると,図cの ようになる。A→Dに要する時間 TAD は速さ vs COSAでA→Cに要する時間 US COSO Us W に等しいので TAD= US COS W 次に, DCに要する時間 Tbc を求めるため, 長さ DC を求める。 DC は速 さussin0 TAD の間に進む距離に等しいので DC= (v_vssin0) TAD=(v-ussin0)- W VS COS このDCを速さus-vで進むので, Tbc は TDC= DC v-vs sinė W VS-V VS-V US COS よって, 求める時間は W TAD+TDC=- v-vs sine W + =1+ v-vs sine W US COS VS-V US COS VS-V US COS =1-sin0 W cos 0 Vs-v ヒント) 3 〈斜面をすべり上がる物体の速度測定> グラフの問題 「傾き」 や 「面積」 が意味することは何か考える 図においては, 「傾き」は加速度, 「面積」は変位 (距離)となる。 (1) 小物体の速度の時間変化を表すグラフ (v-t図) の傾きは,加速度を表して いる。問題文の図2のグラフから読み取ると,加速度の大きさαは a= 1.00-2.00 =4.0m/s2 0.25-0.00 (2)図aより 速度が0m/sとなるのは 0.50s (3)p-t図と t軸に囲まれた部分の面積が,小物体の進む距離を表している。 図aより 小数第1位まで求めると vs sing 速度 [m/s] 2.50 2.00 1.50 1.00 A 0:50

2枚目の写真に書いてある問題についてなのですが、解答は相対速度を使って何をしているのかよくわからないです。教えてください。

56 力学 18 18 保存則 57 滑らかで水平な床に,質量 Mの箱が置かれ、中央の位置 で質量mの小球Pが長さの 糸でつり下げられている。 重 力加速度をg とする。 P m M A I図の静止状態で, Pだけに水平右向きに初速vo を与える。 (IPが最高点に達したときの箱の速さを求めよ。ただし,Pは箱 には衝突しないものとする。 (2)そのとき糸が鉛直方向となす角を0 として, cos O を求めよ。 II. 糸が鉛直方向と角をなす位置AまでPを移し, 全体が静止した 状態でPを静かに放す。 SPが最下点に達したときのPと箱の速さをそれぞれ求めよ。 (2)摩擦がないので、力学的エネルギー保存則が成り立つ。P は I-lcos bo だけ高い位置にきたから 1/12mus²=1/23mv+1/2M+mg(1-lcos 0。) (1)のv1 を代入して cos を求めると Mv2 難しいこと考えないでこれで+Migl (3)運動量保存則より,水平方向の全運動量 0なので、Pが左へ動けば箱は右へ動く。 最下点での速さをv, Vとすると ......① mv = MV 力学的エネルギー保存則より mg(1-1cos9)=1/23 2 P そのとき、箱ははじめの位置からどれだけ動いているか。 (東工大+京都大 ) ①②より v= V 5mv2 + 1/12 MV2 /2Mgl (1-cos 0) m+M V = m√ (4) 水平方向には全体の重心Gは動かない。 箱の 重心をMとする。 2つの質点の重心は,質点間 質量の逆比で内分する点である。 初めのMと Pの水平方向の距離 sin0 に着目すれば, 箱 2gl(1-cos 0) M(m + M) I sin A 糸 MW iM Level (1)~(3)(4)★★ Point & Hint (1)~(3) 最高点の扱い方や保存則の適用など, 前問17と同様。 (4) 運動量が保存されるとき、重心の速度は一定となる (エッセンス (上) p66 ここでは、はじめ静止しているので、重心の位置は水平方向には動 かないことになる。 運動量保存則から両者の移動距離の比が一定になること に注目してもよい。 LECTURE (1)Pが最高点に達したとき,Pと箱の速度 U は等しくなっている。 水平方向には外力 がなく、運動量保存則が成り立つので mv=mvi+Mv1 ..ひ= m m+MU 止まった V₁ V₁ P A が動いた距離 Dは m D= lsin 0 MP m+M 別解 初めのMの位置を原点として水平右向き にx軸をとり、重心の公式を用いて解いてもよ い。 重心の座標はDだから 糸 M OP D= mlsin0+M× 0 m+M 別解 ①より V=Mつまり,両者の速さの 比は常に一定。そこで,動いた距離の比も同 じく, //= M となるはず。 D m 一方, 図より line = D+d これら2式よりDを求めることもできる。