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Physics Undergraduate

高校レベルの物理の問題です。 答えは出したのですが、解答と合わなかったので最後の問題の解き方を教えてください。

空気抵抗とは空気との接触により運動を妨げようとする力のことであり、運動している物体の速さ (速さの1乗) に比例する粘性抵抗と速 さの2乗に比例する圧力抵抗がある。 雨が圧力抵抗のみを受けながら鉛直下向きに落下する様子を考える。 圧力抵抗の比例定数を重 力加速度の大きさをg [m/s²]として以下の問に答えよ。 V 問31 鉛直下向きを正として雨の加速度をa [m/s'] としたとき、 速さ [m/s]で落下している雨滴の運動方程式はどのように記述され るか。 適切なものを1つ選べ [31] ① ma = mg + kv² (2) ma=-kv (3) ma = -kv² (6) ma=mg- ・kv (7) ma = mg-kv² ⑧ ma-mg 問32 比例定数kの単位はSI単位でどのように表されるか。 適切なものを1つ選べ。 [32] ① N·m ②N・s ③kg·m ⑥ N/m ⑦ N/s ⑧kg/m ①kmg mg k ② 月 33 雨滴は地表付近では等速度運動をする。 そのときの速度 (終端速度) Pt [m/s] として適切なものはどれか。 1つ選べ。 [33] mg -1 (半径に反比例) img k 5 1 (半径の1乗に比例) ④kg's ⑨kg/s 1km g 30 (半径に関わらず一定) 4 ⑧ 0 34 圧力抵抗の比例定数kはp を空気の密度、S を物体の断面積として、以下の関係がある。 x=2/cos CpS 4 ma = kv 9 ma = mg - 12/1 (半径の平方根に反比例) ⑤m/s² ⑩ 単位無し ここで、Cは物体の形状に依存する係数であり、 球の場合はおよそ 0.5 となる。 雨滴の形状が球だとして、終端速度は雨滴の半径の何 乗に比例するか。 適切なものを1つ選べ。 [34] ⑥⑥/12 (半径の平方根に比例 62 (半径の2乗に比例) ⑤ ma=kv² 10ma = mg + kv kv²=mg V = long fals い JAL = der²tu Img_ 11 4mg erin 4mg en F√ √

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Mathematics Undergraduate

どこでもいいのでわかる方教えてください。

問題4(1階ODE) 次の微分方程式の一般解を求めよ。但しa,6,cは 定数である。 (1)豊= x(2 - 9) (3)豊+ ay = b (5) - = (7)豊+ (tanz)y= 2rcos r (8)撃+ ay =2a cos ar (2) = - (4)=1-y (6)+ 4y = e 問題5 図のような直流電源 (電圧V%) をもつ RC回路(抵 抗をRを電気容量Cとする)において、時刻tで コンデンサーにたまる電荷をQ= Q(t) とおくと き次の問いに答えよ、但し時刻ゼロにおけるコン デンサーの電荷はゼロとし,時刻ゼロにスイッチ (SW)がオンとなり,回路に電流Iが流れるものと する。 SW M R +0 Vo :C -Q (1)回路に流れる直流電流I= I(t) は、電荷とI= 望の関係にある。このこととキルヒホッフの第二 法則からQが満たすべき微分方程式を求めよ。 (2)与えられた初期条件を満たす(1) の特解を求め よ。 (3) 横軸を1縦軸をQとして(2)のグラフの形をか け。 問題6 空気中を,重力のもとで自由落下する質量mの質 点の時刻tでの速度について以下の問いに答えよ。 但し重力加速度は g(g> 0) とし,質点の初速度を ゼロとする。 (1)空気抵抗が質点の速度の2乗に比例(比例定数 k> 0)するとき、速度ゃを用いて運動方程式をた てよ。 (2)g = 32,m = 2,k=1として(1)の微分方程式の 特解を求め、横軸を時刻も,縦軸を速度いとしてグ ラフをできるだけ正確に描け。 問題7 次の1階の微分方程式を解け、またy(0) = 号の条 件のもとで、解y= y{z) のグラフを描け(こちら は大雑把でもよい). dy : sin y dr

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