2番の下線部の解説いただきたいです。 また、円半周を通過するには、v>0、N≧0と 暗記していていいものですか？ 暗記せずとも理解できる方法があればお願いします。

ループ式ジェット·コ 鉛直面内での円運動 けて,質量m[kg]の小物体を大きさo[m/s]の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。重力加速度の 物理 基礎 物理 》122|| 127||131 例題33 B 大きさをg[m/s]とする。 m Vo の小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き さを求めよ。 10小物体が点Bを通過するための oの条件を求めよ。 Chapter 解答(1) 点Cでの小物体の速さを o[m/s)とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より, 9 Oセンサー 39 B mgcos0 N C 円運動では,地上から見て 解くか,物体から見て解く かを決める。 0 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し,円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 rcos0:0 mu3 =; mo°+ mng (r+rcos@) 0 mg ゆえに、 v= Vu-2gr (1+cos0) [m/s] 垂直抗力の大きさを N[N]とすると。 A 地上から見た円運動の運動方程式は, m -=F r * m -=N+mg cos0 または mro'=F これに»を代入し,整理すると, 2 物体から見る場合 遠心力を考え,力を円の半 径方向と接線方向に分解し, 半径方向のつり合いの式を 立てる。 ※ どちらでも解ける。 mv? N= --mg(2+3cos0) [N] r 別解 小物体から見ると, 円の半径方向にはたらく力は, 実際 にはたらく力のほかに, 円の中心0から遠ざかる向き に遠心力 m がはたらいている。 半径方向の力のつり センサー 40 合いより、 物体が面に接しているとき, 垂直抗力N20 N+mg cosé-m =0 (量的関係は上と同じ) 補非等速円運動では, 円の接線方向にも加速度があり,物 体から見た場合, 接線方向での力のつり合いを考えるため には,接線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より, 0<0ハx[rad]では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。点Bを通過するためには, 点上 でカ>0かつN20であればよい。 ①より, @=0をvに代入 )水平面を重力による位置エ ネルギーの基準面とする。 して、 リ=\-4gr よって, ぴ-4gr>0 ゆえに, >2gr mv また, 2より, 0=0をNに代入して, N= 5mg Y mvs よって, ゆえに, 2/5gr , ①を比較すると。 20(面から離れない条件)が の条件を決める -5mg20 3, ④がともに成り立つためには, ひこ/5gr

磁場 問4の運動は2枚目のようにらせん運動をしますか、、、？？

問4 次に,運動する荷電粒子が磁場から受ける力について考える。 図3のよう に,磁束密度の大きさBの一様な磁場を×軸の正の向きにかけ, x軸上の ある点Pから速さいで, x軸と角度0(0°<0<90°)をなす向きに正電荷をも につ荷電粒子を射出した。飛び出した荷電粒子はx軸の方向から見て等速円運 動を一周期分だけ行い, *軸上の点Qを通った。このときの PQ間の距離S LTLFIでド子で"うこく。 を表す式として正しいものを, 下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ただし, 荷電粒子の質量をm, 電荷を q(q>0)~とし、重力による影響は無視できるも 直方向の運酬 のとする。2今回(み Bugがかかる極が に平運の平とちがう。 S= 13 B B8 m 27TM 72ルト AP x Q 28 水平方向の運動 or0 ×T-8-%co88 図 2TM PB 2元mVeega 48 2Tmvsin@ 0 2てmv 9Bsine 9B 2元mvcos0 qB 2元mu の qBcos0 2Tmusin@cos0 9B 2元mv O をますと 9Bsinécosé 次の0 2 BE4 mu8im0 m m ート Y I. I n? 2 - 14 - る

⑴です。図がよく分からないのですが、A、Bは＋の電荷なので、自分から出て行く方向に矢印が向くのではないのでしょうか、、？なぜ自分に入ってくる方に矢印が向いているのでしょうか？

べての電気力線の向きを矢印で (岡山大) ロンの法則の比例定数を ん。とすると, 点Cで点電荷が電場から受ける力の大きさは 点電荷は点Aと点Bにある電荷の作る電場から力を受けてu軸上を動き出した。クー 固定した。軸上を自由に動く質量 m, 電気量-qの点電荷を点C(0, d)に静かに置くと、 真空中のy平平面内の点A(-d, 0) と点B(d, 0) に, それぞれ, 電気量+qの電荷を (1」である。また, 点電荷が原点0を通過するときの速さは(2) ]である。 た。軸上を自由に動く質量1m, 電気量-qの点電荷を点C(0, d)に静かに置くと。 コである。また,点電荷が原点0を通過するときの速さは[2)]である。 kog の 2d° V2 kag kog V2 kog d° (の解答群 2 3 2 2d° d? 2k,g° 2/2 kog 6 5 d? d? の解答群 (2-V2)k。 ko q md 2 k。 9 2 md md 2(2-V2)ko 4 4 2V2 k。 2k。 9 V md 5 6) 〈武蔵工業大) md md 4編 電磁気

問2-(2)の質問です。 Vpが微小、つまり0に近似できると判断できる根拠を教えてください！

問2 図2のように,ピストンを一 2図2のように,ピストンを一 定速度opでx軸の正方向へ ゆっくりと移動させる場合 を考える。以下の問いに答 えなさい。ここで,分子同 士の衝突はないと仮定する。 なさい。 シリンダー ビストン Vズ →p >X e ■図2 1) ピストンと衝突した後の分子速度のx方向成分がょをひx,Upを用い て表しなさい。

漆原の物理が面白いほどわかる本の13章の問題です。 (2)の力学的エネルギーの式で、右辺にバネによる位置エネルギーが1つ分しかないのは何故ですか？ この場合AとBの2つ分いると思いました。

なめらかな床の上に置かれた質 量Mでばね定数良の軽いばねが ついた物体Aに, 質量mの物体B が速度めで近づいている。 (1) ばねが最大に縮んだときの2 物体の速さりを求めよ。 前 FO0000000 Do B A 解説 (1) ばねが縮むと. Aは押され て動き出し、速くなっていく。一方 Bはだんだんと遅くなる。 やがて, ば ねが最大に縮むところで, 相対速度が 0になってAとBは床から見て同じ速 度りになる。 じゃあ,このとき, 成立する保存は何かな? 最大の縮みd V1 V1、 B W00A 相対速度ので 摩擦熱なし 同じ速度! 外力はないから,AとB全体の運動量は保存し,そして、 あ!摩擦熱が発生しないから.エネルギーも保存するぞ」 そうだ。まずAとBの《運動量保存則》で、 mus+M×0=mu+Mu, m よって, V=- m+M O…%- 次はAとBの(力学的エネルギー保存則》で、 1 1 -mvs° 2 1 1 mu3=D mu?+ Mo,?+-kd° 2 2 2 2 1 よって、d= 「k mo-(m+M)» mM ニ X Vo° k(m+M) のより

物理の力学についてです。 このEXで(1)は分かるのですが(2)について、物体が衝突しているのにも関わらず力学的エネルギー保存則が立てられるのは何故ですか？

64 カ学 VI 運動量 Eトク 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 77の答えが出たら, M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると。 衝突してきたPが止まり,Qがりで動き出 65 解(1) Pがばねを押し縮めると同時に,Qは 止まった u ばねに押されて動き出す。ばねが最も縮 んだときとは,Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 つまり,相対速度が0となるときだ。し たがって,このときQの速度も いである。 Omの 相対速度0 すことになる。 Qから見た Pの運動 A 78* なめらかな床上に,質量 Mの板が,ばね定数k のばねで結ばれて置かれている。質量m(<M/2) の物体が速さで板に当たるとき,ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 (1) e=0 (2) e=号の場合について求めよ。 P.Qの速度は同じ M. 運動量保存則より mus=mu+Mu m ひ= m+M m U。 O→ 00000 トク 2物体が動いているとき, “最も……"は相対速度に着目 保存則の威力 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく mM = VR(m+M) 力学的エネルギー保存則,運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 しかし,保存則は運動方程式を超えた力カを秘めている。たとえば,滑らかな 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して Sよっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。保存則や 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 おかねばならない。 摩擦,抵抗なし(保存力以外の力の仕事=0) → カ学的工ネルギー保存則 衝突·分裂(物体系について外カ=0) (3) Qの速度をUとすると 運動量保存則より mvo=mu+ MU …0 →運動量保存則 ばねは自然長に戻っているから,力学的エネルギー保存則より 力学的エネルギー保存則は仕事を,運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。両者はまったく独立な法則であるが,両立することもあり, 連立的に解くタイプは概して難問となる。が,パターンを心得ていれば,取 扱いはむしろ一本調子だ。猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 mーmM …2 mus Uを消去して整理すると (m+M)u*-2mvsu +(m-M)v=0 2次方程式の解の公式より m土M m+M u=。とすると, ①よりU=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 いているはず) EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度。で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度ひを求めよ。 (2)ばねの縮みの最大値!を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。Pの速度uを求めよ。 m-M」 テ=n m+M% Vo m High (3)はP, Qがばねを介して級やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式 u-U=ー(to-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

Pのみに力学的エネルギー保存則を使ってしまい間違えました。なぜこの問題でQまで含めて考えないといけないのですか？

34 力学 0 物理 浜島 A5判 w 11 エネルギー保存則 LECTURE Vo (1) Qが最高点 瞬静止する。 た)のは,P, C 質量mの小球Pと3mの小物 体Qを糸で結び、Qを傾角30°の 斜面上の点Aに置き,糸を斜面 と平行にし、滑車にかけてPを つるす。斜面は点Aの上側では 滑らかであるが、下側は粗く, Qとの間の動摩擦係数はっで、 ある。Pに鉛直下向きの初速 20を与えたところ,QもVで点Aから動 き出した。重力加速度をgとし、エネルギー保存則を用いて答えよ。 X)Qの達する最高点Bと点Aとの距離1はいくらか。 ) Qはやがて下へ滑り点Cで止まった。AC 間の距離Lはいくらか。 Q SB 3m の カ P →ーレ しだけ下がっ m 30°。 ギーである。 コ学 ぶす0 は,Qが Is 置エネルギー 良問 出 三島 5判 mvs? 運動エネ 質的に 3mg わってくる 別解 初めの ギーを調べ。 Level(1) ★ (2) ★ Base カ学的エネルギー保存 1 2 -mvs?+ から っm+位置エネルギー=ー定 Point & Hint 6のる =0+mg(た 両辺から Pの重力 mg よりもQの重力 理中?? の斜面方向の分力 3mg sin 30° 2 ※ 位置エネルギーには, 重力の位置エ (ネルギー mgh やばねの弾性エネ と一致して のほうが大きいので, 静かに放 せばQが下がり Pが上がる状況。 運動方程式でも解けるが,エネ ルギー保存則で解かなければな らないし,そのほうが早く解け 1 っex? などがある。 (2) 力学的 ルギー Aに戻っ ※ 摩擦がないとき成り立つ。厳密には 非保存力の仕事が0のとき成り立つ。 も)。位 ので、運 る。 からでお (1)摩擦がないので力学的エネ ルギー保存則が成り立つが, PとQが糸を通して力を及ぽし合い, エネルギーの やり取りをしているので, PやQ単独では成立しない。 全体(物体系)について扱 うこと。運動エネルギーと位置エネルギーの総量が保存されるが,失われたエネ ルギー = 現れたエネルギー とすると式を立てやすい。 (2) 元の位置に戻ったときの速さをまず押さえたい。その後は摩擦があるので, 摩 擦熱を取り入れ,エネルギー保存則を立てる。 最下上 エネル: 明と豆作用 iSb 摩擦熱 = 動摩擦力×滑った距離 -N ミ

この問題の　円の中心方向の矢印の向きがよく分からないです

OSOS 次の文章の空棚 【6】~[10】 にあてはまるものを, 解答群から選べ。 ただし、 同じも 「ロ のを何度選んでもよい。 なめらかで水平な床の上を質量mの小球が天井と長さの糸でつながれたまま角速1 で等速円運動をしている。 次の図は、 このときの小球を含む鉛直断面図である。天井い 床は平行でそれらの間隔は であり, 重力加速度の大きさをgとする。 U 天井 床 小球の等速円運動の半径は 【6】×4,周期は 【7】×元 T,-. 小球が条から受ける張力の三 きさは【8】×mg, 床から受ける垂直抗力の大きさは 【9】×mgである。 また, ここから. 球の角速度を増していくと, 角速度が [10] x, となったとき, 小球が床から離れる。 16】~[10]の解答群 0。 ¥2 の V3 2 @ 1 V6 2 O 2 の 3 2 2 0 6 0 2,2 ーlo」

音の分野の問題がわかりません解説お願いします！

問のように。水の入ったガラス管と、水カップがチューブでつながった装置がある。この装置 と、おんさきを使って実験を行った。ガラス和内の沙画の位置は、水カッ プの位軒を上下に移動す ることで調爺できるようになっている、。 また. 速 [mvsj と気温(て) の関係は "= 3315+06r とする。 ガラス管の管届のそばで、おんさる所動させた。水カップを動かして、 ガラス管内の水面の位 書を管口から下げながら、音の聞こえおがどのように変化するかを夫宗した。管口から測った水 画までの算義がも、icm1 のときに、最初に営が大きく関こえた、次に管口から湯った水面までの 距苑がicmi のときに、ふたたび音が大きく剛こえた、 回1、管日から選った未画までの玖がた、と ねのときに、音が大きく関こえた理由を. 正しく 館べたものはどれか、 でい ik 全 ゞ) 倒 計愉 く較こえたときの管口から弄った林面までの距義は。 それぞれ一190cmと であった、また、 そのときの気温は? = 20でであった、 上生が大きく問こるときの管ロから木面までの提約 。 と はどのよ だし、おんさの振動数は変代しないものとする。 LG⑥

教えてください

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