高校物理の質問です。 下の問題で力積を求める時、なぜ運動量と力積の関係を使って 0.15×30-I=0.15×30cos60° と求めてはいけないのでしょうか。

PURE 29 t(s) 133 運動量と力積 ピッチャーが投げた質量 0.15kgの ボールをバッターがセンター方向 (正面)へ打ちかえした。 こ のとき,30m/sの速さで水平に飛んできたボールを仰角60°の 方向に30m/sの速さで打ちかえしたものとする。 30m/s 30m/s 60% (1) バットがボールに加えた力積Iの大きさはいくらか。

(4)鉛直方向についてなぜ衝突直前を考えるのですか？ 初めの位置での運動量保存則を立ててMVsinα+mv=vyとしてはいけないのですか？

学 21 28 水平な地面上のP点から質量mの 小物体Aを鉛直に打ち上げ,同時に Q点から質量 M の小球Bを打ち出す。 Ba B の打ち上げ角度αは変化させるこQ とができる。 A の打ち上げの初速を v Bの初速をV(>v) とし, 重力加速度をg とする。 地面 P A (1)AがBと衝突しない場合,Aの打ち上げから着地までの時間を求 めよ。 (2)BをAに衝突させるには,角度αをいくらにすべきか。 sinα を求 めよ。 (3) Aが最高点に達したときに衝突が起こるようにしたい。そのために は PQ 間の距離をいくらにすればよいか。 α を用いずに表せ(以下, 同様)。 (4) AとBが最も高い位置で衝突し両者は合体した。 合体直後の速度 の水平成分と鉛直成分の大きさはそれぞれいくらか。 (5) AとBは合体した後、地面に落下した。 P点から落下点までの距 離x を求めよ。 (センター試験)

破片aの水平方向の速さは分裂前の物体の水平方向の速さに等しいのですか。

AB 1:2 (S) 185. 空中での分裂 質量mの物体が, 水平から 45° の向きに速 2cで打ち上げられ, 最高点に達したとき, 質量が12の2 つの破片に分裂し, それぞれ水平に飛び出した。 質量の小さい破 片Aが出発点に落下したとすると, 大きい方の破片 Bは, 出発点からどれだけはなれた 位置に落下するか。 ただし, 重力加速度の大きさをg とする。 例題23 ヒント破片Aの水平方向の速さは、分裂前の物体の水平方向の速さに等しい。 185. 空中での分裂 解答 3v2 g 指針 水平方向では, 物体は内力のみをおよぼしあうので, 分裂前後 での水平方向の運動量の和は保存される。 また, Aは出発点にもどって おり,Aの水平方向の速さは, 分裂前の物体の水平方向の速さに等しい。 運動量保存の法則の式を立ててBの速さを求め, 水平距離を計算する。 解説 初速度の水平成分の 大きさは2vcos45°=vで あり(図1), 最高点での速度 はこの水平成分に等しい。 分 裂前に物体が進んでいた水平 方向の向きを正とすると, 分裂直後のAの速度はvとなる。 分裂直後 のBの速度をv とすると, 水平方向の運動量は保存されるので(図2), √20 A, B v2 [ひ m 2m 3 3 45° 正の向き 図1 v 図2 ←一連の運動において, 鉛直方向には重力 (外力) がはたらくため、 鉛直方 向の運動量は保存されな い。 最高点で物体は水平 方向に速さで飛んでい る。 破片Aが出発点にも どっているので破片 A の水平方向の速さも”で ある｡ 3 mv=mx(-v)+ 2m 3 × V2 02=2v また、初速度の鉛直成分は2vsin45°=vである。 打ち上げられてか V ら最高点までの時間を とすると, 0=v-gt t= g v2 出発点から分裂地点までの水平距離は, h=vt= ...① g 分裂してから落下するまでの時間はであるから,最高点から落下点 g 2v2 までの破片Bの水平距離は, L2=2vt= ...2 g 式 ①,② から, 求める水平距離Lは, L = 4₁+12= 0² + 2v2 3v2 g g g (1) ◎鉛直投げ上げの公式. v=vo-gt を用いている。 物体、およびBの鉛直 方向の運動は,いずれも 加速度の大きさがgの 等加速度直線運動なので, 発射点から最高点までの 時間と,最高点から落下 するまでの時間は同じに なる。 (9) 115

（カ）がわかりません💦 教えてくださいお願いします🙇

必解 39. 〈小球と斜面との衝突〉 <! 次のアからサ に適当な式を入れ, 問いに答えよ。 ただ し、重力加速度の大きさをgとし、空気抵抗はないものとする。 図のように質量mの小球が自由落下し、傾き角0 質量 Ka (0° 8 <45°) のなめらかな斜面に上から衝突した。 衝突直前の 小球の速さを”とする。 衝突の際, 斜面は動かなかった。 〔A〕 衝突直前の小球の速度の斜面に平行な成分の大きさを0を用いて表すとア であり、斜面に垂直な成分の大きさはイである。 衝突後,小球は速さで水平に飛んだ。 衝突の前後で小球の速度の斜面に平行な成分 の大きさは変化しないが,このことをv, 0, 0 を用いて式で表すとウとなる。この 関係からをひとを用いて表すとエとなる。また。 衝突直後の速度の斜面に垂 直な成分の大きさは,と0を用いて表すとオとなる。この成分の大きさは斜面と 小球の反発係数をeとすると,e, v, 9を用いてカと表される。(オ), (カ)が等しいこと から”をe, v,0を用いて表すとキとなる。 以上から(エ),(キ)が等しいとおくことに より,反発係数eは0を用いてと表されることがわかる。 (1)この衝突で斜面が小球に与えた力積の大きさをm, v,0を用いて表せ。 〔B〕 最初の衝突をした時刻を0として、時刻に小球は斜面と点Pで2回目の衝突をした。 最初の衝突で水平に速さではねかえった小球が、時間を経過する間に進む水平方向の 距離 Zx,鉛直下向きに進む距離lyをg, 0, の中から必要なものを用いて表すと ケムコとなる。2=t =tan の関係が成りたっているので、(エ),(ケ), (コ)の結 lx 果を使ってをg, v0 を用いて表すとサとなる。 (2) 図のように, 点Pで衝突する直前の小球の速度の向きが水平となす角をとしたとき, tanaを0を用いて表せ。

問2の(3)～(７)までよくわかりません。 「小球はY軸方向の力積のみを受ける」はどういう意味ですか？ お願いします。

(注)解答には必要な計算過程も記すこと。 a 図1のように鉛直面と角が[rad) をなすなめらかな斜面およびBがあり、これら2つの斜面 は水平面上で交わっている。斜面α およびBに垂直で点0 を通る断面が図1に示されており、 この断面において、点AおよびBはそれぞれ斜面a, B 上に存在する。 質量 m[kg]の小球を斜 上の点におき、静かに手を放すと小球は斜面をすべり下り,点において面と弾 性衝突した。 角8 を変えながら弾性衝突後の運動を調べるために, 点0を原点とし、直線OB をx軸として,これに垂直にy軸を図2のようにとる。 線分AOの長さをe[m]として,以下の 問いに答えよ。ただし、重力加速度の大きさをg〔m/s ] とし, 小球の大きさと小球に対する空 気抵抗は無視できるものとする。また、円周率をxで表し、 量とする。必要なら. 三角関数の関係式 sin 20= 2 sino cos 0, cos 20=2cos28-1 を用いてよい。 A a 鉛直上向き 鉛直面 図 1 B --水平面

⑷あっていますか？💦

291 気体分子の運動 1辺の長さL 〔m〕の立方体の容器の中 に、質量 m[kg] の N 個の気体分子がある。容器の壁Aと衝突す 個であり, そのすべてが速さv[m/s]で膣L NU FITOCA Aと垂直な方向に運動していると仮定する。 また, 気体分子は壁 と弾性衝突し, 他の分子とは衝突しないとする。 るのは全分子のうち J 3 A (1) 1個の分子が1回の衝突で壁Aに及ぼす力積の大きさを求めよ。 (2) 1個の分子が時間 f[s] の間に壁 A に衝突する回数を求めよ。 (3) 1個の分子が壁A に及ぼす平均の力の大きさを求めよ。-)=um-um=Ⅰ (4) 気体が壁 A に及ぼす圧力を求めよ。 受させ AMORTHEN

力積と運動量についてですが、これを説明しろという問題です。 教えて下さい。

○ 力積と運動量について 問5 右の図のように舟に乗っている人がキ ャッチボースする場合を考える (1) 図 5.1 のような2そうの舟AとBを互 いに反対方向に進めるためには,各舟の上 の2人が互いにキャッチボールすればよい ことを説明しなさい. (2) 図 5.2 のように, 2人が同一の舟上に いる場合に, 2人がキャッチボースすると, 舟はどのように運動するか説明しなさい. A11 B 図5.1 問5の図 2そうの船の場合 図 5.2 問5の図 1そうの船の場合 ヒント ボールを投げた時と受けた時で, 舟人・ボールで運動量保存則を考えると良い. 例えば . ・Aで舟と人が静止している状態は運動量が零 ・静止状態からAからBにボールを投げると, ボールは右向きの運動 量を持ち, 運動量保存則より舟と人は左向きの運動量を得る.

この問題でy軸方向に力積があるのもよくわかんないし、X軸に力積がないのもよく分かりません、、 詳しく教えてください！！

チェック問題 2 固定 質量mの小球を自由落下させ、傾き30° のなめらかな斜面に衝突させたところ, 水平にはね返った。衝突直前の速さをひ として、次の量を,( )内を用いて表せ。 (1) 衝突直後の速さひ (vo) 場 x (2) この衝突の反発係数e (3)斜面から小球が受けた力積の大きさⅠ(m,vo) 解説(1) なぜそのように分けるので すか? mv, sin 30°: まずは,斜面と平行成分 (x 軸), 垂直成分 (y 軸) に速度を分解して、 @‚ Ð, ®nºħħ<£o 500153 y dos どうしたらよいのか, はじめの一歩がわかり てません。 (②2)方向のみに注目して, 軸と逆向き それは,図のように, x 軸方向には全く 力積を受けない(重力の力積は衝突時間 が短く無視できる)から, 運動量が保存す ることと,y 軸方向は衝突面と垂直だから, 反発係数eの式が使えるからだよ。 æ方向のみに注目して、《運動量保存則》(p.139)より, ・① 30° = mv cos 30° よって, v= -Vo e = = 1 /3 V (m) ① を代入して,Iについて解くと, I = - 2 √√3 Vo Vo mvo m ひsin 30° 1 Vo cos 30° 3 (3) 方向のみに注目して、 《力積と運動量の関係〉 (p.137) より , mucos 30°+ I = musin 30° (①より) 答 30% CC 軸方向は 力積なし 30° 30% XC

力積の考え方がわかりません （力の大きさ）=（一回の反射による力積）（一秒間に入射する光子の数）がわかりません そもそも瞬間的な衝突にたいして時間tを持ち込む感覚がわかりません

解答 (1) 2h 入 (2) E入 he (3) h 指針 波長の光の光子は,運動量ｶ= =1/7. エネルギーE= 9 入 (光子の数)=- 2E C もつ。光子が鏡で反射するときのようすは、気体の分子運動論と同様に 考えることができる。 解説 (1) 図のように, 光子が鏡で反 射したとする。 右向きを正とすると,鏡 で反射するときの光子の運動量の変化は. 光の波長を用いて, = (光のエネルギー) (光子1個のエネルギー) 反射前 hc 入 h 反射後 / 2 h 2h (-1/2) - ^ /- = - 入 入 光子の運動量の変化は, 光子が受けた力積に相当する。 作用・反作用 の法則から、光子が鏡におよぼす力積は,光子が鏡から受けた力積と 2h 逆向きで同じ大きさとなる。 したがって, 求める力積の大きさは である。 入 2h EX 2E × 入 hc C ◆正の向き 鏡| //* hc (2) 光子1個のエネルギーは なので, 1秒間に入射する光子の数 入 を m E EX hc hc 入 (3) 鏡が受ける力の大きさは,鏡が単位時間あたりに受ける力積の大 きさに等しい。 (1), (2) の結果を用いて, ( 力の大きさ) (1回の反射による力積) × (1秒間に入射する光子の数) とを 用して, 数値を2乗の に整理している。 ○反射した後の光子は 向き(負の向き)に進み、 運動量は負となり, と表される。 気体の分子運動論と じように考えることが きる｡ ●Eは、鏡の単位面積あ たりに毎秒入射する光の エネルギーである。 395

明日テストで至急教えて欲しいです🙇 ⑶はどうして北西向きですか?図で説明して欲しいです

とすると, 60×10 -- 60×10-3x0= ゆえに、 v=20[m/s] 34 (1) 大きさ: 3.0N･s, 向き Tone 解説 (1) ラケットがボールに加えた平均の力の大きさをF[N], カ を加えた時間を⊿t[s〕とすると,力積の大きさは Fat [N.s] となり,西向きを正とすると, mdmv=F4 より 60 × 10-3 ×30-60×10-3 × (−20) = Fat ゆえに, Fat=3.0[N.s] よって, ラケットがボールに加えた力積の大きさは3.0N・s, 向きは西向き (3) 大きさ: 1.7N･s, 向き 北西向き (2) (1)より, F= 西向き (2) 15 N 3.0 3.0 4t 0.20 = 15 [N] 35 3.0 m/s 後の運動量 60×10-3 ×20 力積 積 60×10-3 ×20 (3) md-mv=FAt をベクトルで考 前の運動量 えると,右図のようになり, ラケットがボールに加えた力積 の大きさは. 60×10~3×20√2=60x10-3 ×20×1.41=1.6921.7 [N・s] よって, ラケットがボールに加えた力積の大きさは1.7 N･s, 向きは北西向き はたら (34)) •)) 一直 運動 トル 35