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Mathematics Junior High

【解答求】問4の解説お願いします。三枚目の写真については、多分間違っているとは思いますが自分なりに解きました。が、答えと照らし合わせながら解き、答えが出ただけでやみくもにやったのでこの式がどういった経緯でできているのか分かりません笑

右の図1のように, 高さが200cmの直方体の水そうの中に, 3つの同じ直方体が, 合同な面どうしが重なるように階段状に並んでいる。 3つの直方体および直方体と水 図 1 そうの面との間にすきまはない。 この水そうは水平に置かれており,給水口Iと給水 給水口Ⅱ I, 排水口がついている。 給水口 A 360:20th 200cm 360 D H G B E F C 排水口 18 図2はこの水そうを面 ABCD 側から見た図である。 点E, Fは,辺BC上にある直方体の 頂点であり, BEEF = FCである。 また, 点 G, H は, 辺 CD 上にある直方体の頂点であり, CG=GH=40cmである。 この水そうには水は入っておらず,給水口Iと給水口Ⅱ 排水口は 閉じられている。この状態から、次のア~ウの操作を順に行った。 図 2 A D 200cm 給水口のみを開き、 給水する。 水面の高さが 80cmになったときに、給水口I を開いたまま給水口 II を開き、 給水する。 ウ 水面の高さが200cmになったところで、給水口Iと給水口Ⅱを同時に閉じる。 # # # B E F H G40cm 40cm C ただし、水面の高さとは,水そうの底面から水面までの高さとする。 130分 10分 給水口Iを開いてからx分後の水面の高さを ycmとするとき,x と yの関係は,右の表の 表 ようになった。 x (分) 0 15 50 このとき、次の問いに答えなさい。 ただし、給水口Iと給水口Ⅱ, 排水口からはそれぞれ一定の割合で水が流れるものとする。 y (cm) 0 20 200 = 20のとき

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Physics Senior High

なぜ引き合うとしているのですか。逆で考えた場合符号が違い答えが間違ってしまいます。

53.くたてばねによる単振動〉 図のように、なめらかで十分長い直線状の棒 OP を鉛直に立てて 端を水平な床に固定した。 この棒に, 同じ質量mの穴の開いた小さ い物体A,Bを通した。 物体Aには, ばね定数んの軽いばねをつけ, ばねの他端は棒のO端に固定した。ばねは OP 方向のみに伸縮し,棒 と物体A,Bの間に摩擦はないものとする。さらに, 物体Aのばねと は反対側に質量と厚さの無視できる接着剤で物体Bを接着した。 物体 x=0- 物体B 接着剤 物体A A,Bが押しあうときは物体AとBは離れないが,引きあうときは引きあう力の大きさが接 着剤の接着力以上になると物体AとBは離れる。重力加速度の大きさをgとする。 初めに,ばねはその自然の長さからd だけ縮んで, 物体 A, B はつりあいの位置に静止し ていた。図のように,このつりあいの位置を x=0 とし,鉛直上向きを正とするx軸をとる。 (1) 自然の長さからのばねの縮みd を,m, k, g を用いて表せ。 まず, 接着剤の接着力が十分大きく, 物体AとBが離れない場合を考える。 物体Bをつりあ いの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体AとBは一体のまま上下に振動した。 (2)この振動の周期を,m, k を用いて表せ。 (3)この振動をしているときの物体A, B の速さの最大値を,m, k, bを用いて表せ。 物体AとBが一体のまま運動しているときの両物体の位置の座標をxとする。また,物体 Aが物体Bから受ける力をTとし, x軸の正の向きをTの正の向きとする。 つまり,Tが 正のときは物体AとBは引きあっているが,Tが負のときは押しあっていることになる。 (4)このとき, 物体Bにはたらく力を, m, g, Tを用いて表せ。 x 軸の正の向きを物体Bには たらく力の正の向きとすること。 (5) 物体A, B の運動方程式を考えることで, Tを,m, k, g,x を用いて表せ。 図 (6) Tをxの関数として, -3d≦x≦ とする。 の範囲でグラフに描け。 ただし, ここではb>3d 次に,接着剤の接着力が小さく, 物体 A, B間の引きあう力の大きさが mg 以上になると, 物体AとBは離れる場合を考える。ただし,離れる瞬間の前後で,物体AとBの運動エネル ギーや, ばねの弾性エネルギーは変化しないものとする。 物体Bをつりあいの位置から6だけ押し下げ,静かに手をはなすと, 物体Bは運動の途中 で物体Aから離れた。 (7)運動の途中で物体Bが物体Aから離れるためには,bはある値 6 以上でなければならな い。 bı を,m, k, g を用いて表せ。 (8) 物体Bが物体Aから離れた瞬間の物体Bの速さを,m,k,g. 6 を用いて表せ。

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