(18)について、t=π/2ωの時のコの字がどこに位置するのかという問題に帰着する所までは理解できるのですが、どこからt=0のとき、コの字はb地点にいたとわかるのですか？自分の見落としだとしたら申し訳ないのですが、この地点から外力を加え始めるみたいな記述はなく、なぜ解説にb... Read More

物理 図2のように、金属の細い棒を曲げて作ったコの字の部分を含んでいる回転子 ABCDEF は,辺 AB と辺 EF を回転軸として磁石の間に置かれている。 辺 CD の長さ は 、 辺BC と 辺 DE の長さはであり,辺CDは回転軸に平行, 辺BC と辺 DE は 回転軸に垂直である。 磁場はN極からS極の向きにかかっており,辺BC, CD, 辺 DE が通過する部分では一様で,その磁束密度の大きさはBである。 点Aと 点Fの間には抵抗値 R の抵抗をつないである。 外力を加えて、 図2に示した矢印の 向きに回転子を一定の角速度w (w0)で回転させると,辺CDに誘導起電力 Vが 生じ,抵抗に電流が流れた。 このときのVの時間変化は図3のような交流となった。 Tは交流の周期である。 ただし, 点Cから点D の向きに電流を流す Vを正とし, Vの最大値を V」 とする。 回転子がもつ自己インダクタンスや抵抗以外の抵抗値, 地磁気は無視できるものとする。 回転子 AQ Bw N S CTB B [E D V Fe -Vi T 図2 T |72 図 3 R 時間 た 6.周って 200

84番を教えて欲しいです✨ お願いします🙇‍♀️

形状問題 A cos B= cos 用いて、辺の長 径を尺とすると b 2R 知識 162 弾性力による位置エネルギー 自然の長さ60cm, ばね定数 4.0N/m のばねの全長を 80cmに伸ばしたときと, 90cm に伸ばしたときでは、弾性力による位置エネルギーの差は いくらになるか。 センサー28 ○運動エネルギーと仕事 なめらかな水平面上を左向きに速さ3.0m/sで動いていた質 40kgの台車に左向きの力を加えたところ,速さは5.0m/s になった。この力が台車に した仕事は何か。 A4 COS A a c²+ て, 2R z=b =bの二等辺三 運動エネルギーと仕事 傾きの角30°のなめらかな斜面上 を、質量 2.0kgの物体が斜面に沿って上昇している。物体が速 1.0m/s さ1.0m/sで斜面上の点Aを通過した直後,斜面に沿って大き さ15 Nの一定の力 F を加えながら斜面上方の点Bまで動かし た。重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 5.0m B A 30° (1) 物体が点Aから点Bまで上昇する間に, 力Fが物体にした仕事 W, はいくらか。 (2)この間に, 重力が物体にした仕事 W2 はいくらか。 等式が成り立 (3)この間に,垂直抗力が物体にした仕事 W3 はいくらか。 (4) 物体が点Bに達したときの速さはいくらか。 センサー 24,25,27 エネルギー ccos C r)sin' A=bsi を示せ。 ような三角形 グラブ 95 自由落下とエネルギー 小球をある高さから静か に落とした。このとき、次の小球のエネルギーと落とし てからの時間との関係を示すグラフはそれぞれどれか。 ただし, 小球を落とした高さを位置エネルギーの基準と し、地面に落下するまでの時間を考えるものとする。 (1) 運動エネルギー (2) 重力による位置エネルギー センサー 26 (1)

解説がないので、申し訳ないですが、全部解説して欲しいです、。お願いします🙇 （問8：2E/3R、問9:2E^2/9R）

ⅣV [先導学類 (理系傾斜), 観光デザイン学類 (理系傾斜), スマート創成科学類 (理系 傾斜), 数物科学類, 地球社会基盤学類, 生命理工学類, 理工3学類, 医学類,薬 学類,医薬科学類, 理系一括入試] 図4のように,磁束密度の大きさが B [T] の鉛直上向きの一様な磁場中に, 半径 L[m]の円形導線を、 その中心が点0にくるようにして水平面に配置する。 この水 平面には,点0を中心として回転できる長さL [m] の導体棒 OP も配置されてい る。点0と円形導線上の点Qは抵抗値 R [Ω] の抵抗で結ばれており,切替スイッ チSによって起電力 E [V] の電池を接続できる。 円形導線と導体棒の電気抵抗,回 路を流れる電流がつくる磁場、電池の内部抵抗は無視できる。 また,抵抗に示した 矢印の向きを電流の正の方向とする。 まず,スイッチSを1に接続する。 そして、 導体棒に外力を加え続けることに より, 円形導線の上から見て反時計回りとなる図の矢印の向きに,一定の角速度 [] [rad/s] で導体棒を回転させた。 このとき, 導体棒と円形導線の間の摩擦は無視 できるものとし、 以下の問いに答えなさい。 問1導体棒が単位時間あたりに磁場を横切る面積を求めなさい。 問2導体棒に発生する誘導起電力の大きさを求めなさい。 問3 抵抗に流れる電流の大きさを求めなさい。 また, 電流の向きが正の方向であ るか負の方向であるか答えなさい。 問4 導体棒を一定の角速度 ] で回転させるために必要な単位時間あたりの仕事 を求めなさい。 問5 導体棒が磁場から受ける力の大きさを求めなさい。 次に,導体棒 OP を静止させ, スイッチSを2に接続しOQ間に起電力Eの電 池を接続したところ, 導体棒が回転を始めた。 以下の問いに答えなさい。 問6 導体棒の角速度が w2 [rad/s] となったとき,抵抗に流れる電流を求めなさい。 また,回転の向きは,上から見て時計回りか反時計回りか答えなさい。 問7 十分に時間が経過した後, 導体棒の角速度が一定になった。 このときの角速 度を求めなさい。 また, このときに抵抗で消費される電力を求めなさい。 - 7-

摩擦のした仕事はマイナスにするとならったのですが、この問題の場合摩擦力のした仕事の大きさなのでマイナスにならないのですか？ 教えてくださいおねがいします （1）です

め静止しており、物体と斜面との動摩擦係数は0.35 とする。 傾斜の方向に沿って3.0m 引き上げたら、 速さが 5.0m/s になった。物体に 94 差がつく 傾斜角30°の斜面上で,質量2.0kgの物体に力を加え、 (1)物体が3.0m 運動する間に, 物体に対して摩擦力のした仕事の大きさW (2)この間の, 物体の力学的エネルギーの増加量E[J〕を求めよ。 (3)物体に加えた仕事を W2 [J] として, W., W2, E の間の関係式を示せ (4)(3)の関係式から, W2 を求めよ。 ガイド (1) 大きさは摩擦力が物体にした仕事に等しい。 (2)位置エネルギー, 運動エネルギーともに変化する。 SA

(3)の問題で、 図2はちゃんとひもを引く力が上向きで、物体も同じ上向きに動いてるから正で、49Jなのはいいけど、 図1でひもを引く力が下向きで、物体は上向きに動いてるから−49Jになると思ったんですけど、なんで正の値になるんですか？

向きと移動の向き きの場合は,仕事 W=-Fx とな W=Fxcose れぞれの力がし xcos90°=0J 力: X cos90°=0J コ: xcos 180° x(-1) 74 仕事の原理 考え方 動滑車を使って物体を引き上げるには、物体の移動距離の2倍の距離だけひもを引けばよい。 この際、ひもを引く力の大きさは物体の重さの半分になる。 (1) 物体が 0.50m上昇すると, 物体をつるして 動滑車の左右のひもは 0.50mずつ短くな る。したがって、ひもを引いた距離 x1 〔m〕は, =2×0.50=1.0m (2) ひもを引く力の大きさ Ti〔N〕は, 1.0 m 「動滑車+物体」が受ける力のつりあいから, 2T-10×9.8=0 よって, Ti=49N (3) 力がした仕事 W1 [J] は, W=Fx から, W=49×1.0=49J 0.50 m ☐ 1.0 m 答 49 N 答 49 J \2 10×9.8N (4) ひもを引く力の大きさ T2 〔N〕 は,物体が受け る力のつりあいから, T2-10×9.8=0 よって, T2=98N よって、力がした仕事 W2 [J] は, W=Fx から, W2=98×0.50=49J (=Wì) 1倍 10×9.8N 図 1 補足 動滑車を使うと, 直 接引き上げるときに比べ 加える力の大きさは小さ くなるが、その分、力を 加えて動かす距離は大き くなるので、結局, 加え る力がした仕事は変わら ない(仕事の原理)。 0.50 m 図2

解説の❓を書いたところの式変形を教えてください

47 28 虚数 (1) X 10/29 (2)x x=1 をみたす虚数の1つをωとするとき, 次の問いに答えよ. (1)ω=1, w2+w+1=0 を示せ. 13w5+1 (2) w+1 の値を求めよ. 第2章 -1+√3i -1-√3i か のどちらかを指していますが,この ?? 2 2 |精講 虚数も, 16 の(1)の虚数と同様で, "=1 をみたす自然数nがあり ます.このような虚数を扱うときには, この式(x”=1) を利用して, 次数を下げていくのがコツです. 解答 (1)ωはx=1 の解だから, w=1 次に, x-1=0 (x-1)(x²+x+1)=0 は虚数だから, x'+x+1=0 の解... ω'+w+1=0 (2)ω=1, 1=w+1 より (分子)=(w)w-w'ω'+1=_w’tw+1 次数を下げる D =2(+1) (1 (与式)=2(ω+1) -=2 w+1 ポイント x=1 をみたす虚数をある整式に代入したときの値を 求めるには,これらの式を利用して次数を下げていく 演習問題 28 0=o-1+pn$+] (10-9 0-08-008 x=1 をみたす虚数の1つをωとするとき, w2n+w "+1の値を n=3m,n=3m+1, n=3m+2の3つの場合に分けて求めよ。 た ① だし, mは自然数とする.

（1）で、なぜ運動方程式が出てくるのか Fに代入した値-12になぜマイナスがついているのか （2）でsinωtとなったときに2.0を代入しないのはなぜか （3）で、v=Awという式はv=Aωcosωtではないのはなぜ これらを教えていただきたいです。

ロ 基本例題31 単振動の式 図のように、質量 1.0kgの物体が,原点Oを中心と して,x軸上で振幅5.0mの単振動をしている。 Q 12 N P x=3.0mの点Pにあるとき, 物体は12Nの力を受け -0.500 ているとする。 (1) 単振動の角振動数と周期を求めよ。 3.0 x[m] 基本問題 224,225, 226,227 Safe 小球 ■ 指針 を復元力として をする。 手をはな 振動の周期は、 T=2nv m とま K Kはばね定数に 解説 (1) (2)物体が点Pにあるとき,その速さはいくらか。 6138 (3) 振動の中心を通過するとき,物体の速さはいくらか。 (4)物体がx=-0.50mの点Qにあるときの加速度を求めよ。 (5) 物体の加速度の大きさの最大値はいくらか。 指針 単振動の基本式を用いて計算する。 (1) 運動方程式 「F=-mw'x」 から角振動数 を求め, 「T=2π/w」 から周期を計算する。 (2) (3) x=Asinwt」 を用いて sinwt を求め, coswt を計算し, 速度を示す式 「v=Awcoswt」 から算出する。 また, 振動の中心では速さが最 大になる。 (4)(5) 「a=-ω'x」 を用いる。 加速度の大きさ が最大となるのは,振動の両端である。 向 4 a sin wt+cos2wt=1から, coswt=± 点Pでの速さは, v=Awcoswt|=5.0×2.0× =8.0m/s 5 (3) 振動の中心では,物体の速さが最大になる。 v=Aw=5.0×2.0=10m/s (4) 加速度と変位の関係式 「α=-ω'x」 を用い ると, a=-2.02×(-0.50)=2.0m/s20 00000000 基本例題 長さん とする。 解説 (1) 運動方程式「F=mw'x」 に, 点Pでの値を代入すると, -12=-1.0×w2×3.0 右向きに 2.0m/s' (5) 振動の両端で加速度の大きさが最大となる。 a=Aw²=5.0×2.02=20m/s2 (1)電 たとき w2=4.0 w = 2.0rad/s 周期は, 2π 2π T= == 3.14 3.1s w 2.0 (2) 変位 x を表す式 「x=Asinwt」 から, 3 3.0=5.0sinwt sinwt= Point 単振動の特徴 単振動において,振動の中心では,速さが最大, 加速度および復元力の大きさが0となる。また, 振動の両端では,速さが 0, 加速度および復元 力の大きさが最大となる。 (2) (1) (3) 次 一定 動 5 0 基本例題32 鉛直ばね振り子 (4) (

1番左の写真の問題ではコイルには抵抗があるとしているのですが、右側の写真の問題ではコイルに抵抗がないとみなして計算していました。コイルに抵抗があるかないかは、問題によって違うという認識でよろしいのでしょうか？(真ん中の写真は1番左の写真の(1)の解答になっています)

42 電磁誘導 図1のように, 絶縁被覆した銅線を一様に巻いた長さ21のソレフィ ドコイルがある。両端AとCとの間に直流電圧 V を加えたら電流I。 が流れ,コイルの中心P点に強さの磁場が生じた。コイル以外の 導線の抵抗は無視する。 I 次の場合,電源から流れる電流はLの何倍になるか。 また,P点 の磁場の強さはH。 の何倍になるか。 (1)電圧 V の電源の正の端子をBに接続し、 負の端子をAとCに 接続する。 b (2) B点を中心としてこのコイルを2倍の長さ(41) になるまで一様 に引き伸ばして固定し, 両端AとCとの間に電圧Voを加える。 XX コイルを元の長さ(21) に戻し, 電圧 V の電源の正の端子をA に接続し、負の端子をBとCに接続する。

解答のK⊿l はどうやってでてくるのですか？？

mg 力を て、慣性系の場合 る。 運動方程式を立てることができ 解 な 引 26. Point ! 小球とともに回転する観測者から見 すると、重力 mg とばねの弾性力k4l と遠心力の 3 力がつりあっている。 解答 (1) 小球は回転半径 (+4) sin, 角速度の円 運動をしている。 小球ととも に回転する観測者の立場で考 えると, 重力 mg とばねの弾 心力 el fell l kAlsin kAl kAlcos (+41) sin 0 m(1+41)w² sin mg m・(l+Al) sinAw2の3力がつりあい, 小球は静止して いるように見える。 水平方向の力のつりあいの式は方 kAlsin0-m(1+41) w² sin 0=0 ...... 鉛直方向の力のつりあいの式は (S) k4lcos0-mg=0 2 nia 0S.0- (2) ②式より Al= mg (3) k cos 0 m01.0-

①,②を連立方程式として解いたときの、途中式がどうしてもわかりません。 どのようにしてsin²θ+cos²θ=1を用いているのか、どなたか教えてください🙇🏻‍♀️

41 (1) 力を図示すると, 右のようになる。 力のつり合いより ... 鉛直方向 ･･･ Tcos0 + Nsin0=mg T ...① 0 N 水平方向... Tsin0 = Ncos0+mrw2 ...2 半径r=lsin0 であり,①,②を連立方程式と して解くと (sin0 + cos' 0 = 1 を用いる) 力が増えても T=m(g cos0 +lw'sin'0 ) ③ mg 考え方は同じ N=m(g-lw'cos 0 ) sin 0 遠心力 mro²