この問題を教えて頂けると助かります。 2枚目はそれまでの解答です。

III page-4 以下の文章の空欄に当てはまる数値または選択肢をマークせよ。 なお, 37 には 「① +, ② ③ 値が0なのでどちらでもない」 のいずれかを選択して解答し, 46 には 「①保存力である, ② 保存力でない」 のいずれかを選択して解答せよ。 単位が明記されていない物理量はすべてSI単位の 適切な基本単位もしくは基本単位の組み合わせによる組立単位を伴っているものとする。 質量2kgの物体が,軸上を運動している。 物体は時刻t=0において,r= =10の位置に静止して いたとする。 この物体は, ポテンシャルが であるような保存力F を受けている。 U(z)=4z2-48z +144, はじめに, 物体に保存力Fのみが作用している場合を考えよう。 この物体の運動方程式を書くと, dx dt2 37 38 (x- 39 となる。 X =æ- 39 と置いて, 運動方程式を書き換え, Xに対する一般解を求めると, A, Bを任 意の定数として X=z-39 = Acos 40t + B sin 40t, となり, 初期条件を用いることでAおよびBがA=41,B = 42 と求まる。この結果等から, この 物体は 43 <z 10の範囲を運動することがわかる。 また, x=9の位置を物体が通過する瞬間の 運動エネルギーはK= 44 45 である。 次に,Fに加えて, 物体に速度と逆方向に, 大きさが一定の力fが加わる場合を考える。ここで, |f| = 4とする。この力は46 この物体はt=0においての負方向に動き出した後,æ = 47の 位置で一旦停止し, 軸の正方向に向かって運動しだす。 物体があるところで一旦停止した場合, |F|>4であれば保存力Fによって物体は再度動き出し, F≤4であれば静止摩擦力によってその位 置に静止したまま動かないものとする。 物体はt=0で動き出した後に48 回だけ運動の方向を反転 させて軸上を行き来した後, 最終的にはヱ = 49 の位置で静止することになる。

この問題がわからないため、解説と解答をよろしくお願いします！！！

4. 平面上の質量 m の質点が原点からの変位に比例する復元力Ē= (-kx,-ky)を受けて原 点のまわりを運動している。 以下の問に答えよ。 (1) 質点の運動方程式を成分ごとに表示せよ。(運動方程式の成分と成分を記す) 1 (2)この力は、ポテンシャル U (x,y)=1/2k(x2+2)を持つ保存力である。保存力とポテンシャ ルの間に成り立つ関係式を確認せよ。 1 (3)このとき、全エネルギー: /mo2+U(x,y) は時間によらない。これを第10回演習問題 5. の (3) にならい示せ。ここで、は+cである。

この問題がわからないため、解説と解答をよろしくお願いします！！！

(2,5) 3. 二次元平面上を動く質点が、 位置 (x,y) で力 F=ai + bj (a,bは定数) (2) (1) を受けるものとする。 0 X (-1,-1) (2,-1) (1)質点を (-1,-1) から (2,1) までy=-1の直線上を移動させるとき、この力がした仕事 W1 を求めよ。 次に (2,5) までx=2の直線に沿って移動させるとき、この力がした仕事 W2 を求めよ。 (2) 質点を(-1,-1) から点 (2,5) まで =2+1の直線上を移動させるとき、この力がした 仕事 W を求めよ。 小間 (1) でもとめた Wi、W2 とWの間にはどのような関係があるか。 (3) 実はこの力は保存力なので、 小間 (2) で求めた仕事は位置 (x,y) によって決まる関数 U (x,y) (ポテンシャル/位置エネルギー) が存在し、 その差として求めることができる。 どのよう な関数の差として表せるか。 (4) 前間で求めたポテンシャルU(x,y) を用いて、 質点を (-1, -1) から (5,5) まで移動させる ときこの力がした仕事を求めよ。

この問題がわからないため、解説と解答をよろしくお願いします！！！！

2. 二次元平面の場合、 力 Fが保存力なら対応するポテンシャルU (x,y) が存在し、テキストの (4.43) と類似の関係式、 F=- = -a i+ au au ax が成り立つ。 ポテンシャルが以下の形のとき対応する保存力を求めよ。 (a) U(x,y)= 5x-2y (b) U(x,y) = 5xy (c) U(x,y)=(r=√x2 + 12 ) r

万有引力に対するポテンシャルエネルギーはどうやって求めればいいのでしょうか？？

問題1 万有引力は保存力である. 質量 M の質点を原点に固定したとき, 原点から距離だけ離れた 場所にある質量mの質点が受ける万有引力を考える. 無限遠方を基準としたとき, 万有引力に 対応するポテンシャルエネルギーを求めよ. ただし万有引力定数をGとする. なお導出の過程 も記すこと.

（C）がわかりません。

2πx 入 1. 質量mの質点の一次元運動を考える。 位置æにおけるポテンシャルエネルギーがU(x)=-Acos であるとする (A,入 は正の定数)。 質点にはこのポテンシャルエネルギーが与える保存力以外の力は働かない。 (a) 位置æにおいて、 質点に働く力を求め、 運動方程式を書き下せ。 (b) ここでは前問で求めた微分方程式を解かずに、力学的エネルギー保存から質点の運動を考察する。 運動方程式の両 辺にをかけた式から、 力学的エネルギーが保存することを示せ。 (c) 位置æにおける運動エネルギーをT (x) とする。 ある時刻にæ=0に存在した質点の運動エネルギーがT(0) <A の 場合と T (0) > A の場合について、それぞれU(x)、T(x)、E=U(x)+T(x) を図に示し、 加速度が最大となる位置、 0 となる位置、 最小となる位置を示せ (符号も考慮して最大値と最小値を求めること)。

この問題3のaが分からないです。教えて頂きたいです！

問題3z[m] 軸上を運動する質量 4[kg]の小球があり、その小球にはf(z)=z (22) [N] の力が作用して いる。 以下の各問に答えよ。 (a) 小球がz=0から²2まで運動したとき、 その間に力が小球になした仕事を求めよ。 (b) 小球が位置にあるときの位置エネルギーV (z) を求め、そのグラフを描け。 ただし、 位置エネルギー の基準点を 0とする。 (c) 力が保存力のとき、 全力学的エネルギーは保存する。 小球がæ=-√2から軸正の向きに速さ0で 運動し始め、 原点を速度で通過した。 このとき､ 力学的エネルギー保存則を用いて 2 を求めよ。

物理基礎の運動エネルギーなどの範囲です。 高校で物理を履修しておらず、何が何か全然わかりません。どなたか教えていただきたいです。

2. 重力下(重力加速度をg とする)で、質量mの物体を地面から高さんの場所から静 かに落とした、この時、地面から高さ1(0≤l≤ん) の時の物体の速度を、以下 のように考えて求めた。 空欄に当てはまるものを答えなさい (10点) (選択肢から選 (必要に応じて、自分で問題のイメージ図を書いてみることをおすすめ) (a)鉛直下向きを正とする。 今、物体には保存力である重力しか働いていないため、 力学的エネルギー保存則が成り立つ。つまり、地面から高さがx (0≤x≤h) であ ● 運動エネノ ダーを K (z)、ポテンシャルエネルギーをU (2) とす ると、以下の式が成り立つ。 K(x)+U(z)=(一定) (1) 今、地面から高さの時の速度をv(z)とする。 ポテンシャルエネルギーの基 準を地面とすると、上の式は K(x) + U(x)= = と求まる。 1 5m イ+mg ウ=(一定) ア と書ける。 (b) 今、高さと、その地点での速度v(x) が判明している地点は、高さんの点で ある。初期条件より、この点ではv(h)=アである。これを式 (2) に代入す ることにより、式中の(一定) の値、 つまり物体の持つ力学的エネルギーは以 下のように K(x) + U(x) = K (h) + U(h) = 1 と求まる。 (c) (2) および (3) を合わせることにより、高さでの速度v(x) が v(x) = 7 (2) 2 (3) (4)

こちらの問題が分からないです。ご教授いただけると助かります🙇‍♂️

2. 次式によって位置エネルギーが定義される保存力場を考える. 保存力を求めよ. また, 得 られた保存力から逆に原点を基準点 (エネルギー0) とする位置エネルギーを線積分によっ て求めよ. U (x, y, z) = (x − 1)² + 2(y − 2)² + 3(z − 3)²

物理です． 2番と4番を教えてください。 よろしくお願いします

応用物理II R4:課題1(担当:挽野真一) 間1 図1に示したように、バネ定数kの2つのパネ につながれた質量 m のおもりが床と接している場 合を考える。おもりがつり合いの位置から x だけ ずれたとする。原点0をつり合いの位置とすると 点0からxだけずれたとき、おもりと床との間の 摩擦力を無視するとして以下の問いに答えよ。 imm X 0 図1 バネ定数 kの2つのパネに質量 mのおも りがついている。. (1) おもりの運動方程式を立てよ。 (2) (1)の運動方程式の一般解を求めよ。 (3) 初期条件として、時刻1=0 のとき、x(0) = 0, dx =%を満たす解を求めよ。 問2 図のように、パネ定数kのバネに質量 m のおもりをつけた。バネが つり合いの位置にあるとき、おもりの位置は yo であった。おもりの位 置がyになるまで下に引っ張って、おもりを静かに放した。以下の問い に答えよ。ただし、重力加速度をg、空気抵抗は無視できるものとする。 (1) おもりの運動方程式を立てよ。 (2) (1)で立てた運動方程式の一般解を求めよ。 (3) おもりの速度がゼロとなる時刻を求めよ。 Yo y 問3 直線状に2つの同じ原子が結合している水素 H2 分子の振動現象を考える。ここでは、簡単のた め原子間の結合はバネ定数kのバネで結合されているとし、水素の質量を m として以下の問いに 答えよ。重力の影響は無視してよい。 (1) 図に示すように各原子が変位しているとして、各原子の運動方程式を立てよ。 (2) (1)で立てた運動方程式から分子の角振動数を求めよ。ただし、分子の重心は静止しているとし てよい。ヒント:原子間の相対運動を記述する運動方程 式に変形すると単振動の式と同じになる。 (3) エネルギー等分配則によって、温度 T の熱エネルギ ーkT/2 が振動のエネルギーになっているとして、その時 の振幅を求めよ。 水素 水素 imó X。 図、水素分子の古典モデル。 間4 質量mの質点がx軸方向に保存力Fを受けて運動するとき、質点の運動方程式は mx= F と与えられる。この運動方程式から力学的エネルギーが保存することを示せ。 00 m