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Physics Senior High

どうして(1)で遠心力を考慮していないのでしょうか?速くすればするほどmrω²/sinθ分大きくなっていくのではないのでしょうか?

基本例題12 円錐振り子 図のように、長さの糸の一端を固定し、他端に質量m のおもりをつけて, 水平面内で等速円運動をさせた。糸と 鉛直方向とのなす角を0, 重力加速度の大きさをyとして, 次の各問に答えよ。 (1) おもりが受ける糸の張力の大きさはいくらか。 (2) 円運動の角速度と周期は,それぞれいくらか。 指針 地上で静止した観測者には, おもり は重力と糸の張力を受け, これらの合力を向心力 として、水平面内で等速円運動をするように見え る。この場合の向心力は糸の張力の水平成分であ る。 (1) では,鉛直方向の力のつりあいの式(2) では円の中心方向 (半径方向) の運動方程式を立 てる。なお,円運動の半径はUsin0 である。 解説 (1) 糸の張力の大き さをSとすると, 鉛 直方向の力のつりあ いから, Scost=mg mg coso S = - こ S Scost Ssine img (2) 糸の張力の水平成分 Ssin0mgtan0が向 心力となる。 運動方程式 mrw² = F から、 m (Usind) w2=mgtan0 周期T は,T= 2π W 基本問題 55,56,57 = =2π 00 (= Icoso g g l cos 0 別解 (2) おもりとともに 円運動する観測者に は,Sの水平成分と 遠心力がつりあって みえる。 力のつりあ いの式を立てると, (2) の運動方程式と同じ結果が得られる。 m (Isine) w²-mg tan0=0 m m (Isin) w² Ssin0=mgtan mg 【Point 向心力は、重力や摩擦力のような力 の種類を表す名称でなく、円運動を生じさせる 原因となる力の総称で、 常に円の中心を向く。 第Ⅰ章 力学

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Mathematics Senior High

(ロ)の答えがMga=3/2×2RΔTよりΔT=Mga/3R となっていたのですが2RΔTの2はどうしてつくのでしょうか? 下半分の気体から見た式なのでn=1ではないのでしょうか? 受験直前なので答えていただけるとものすごくありがたいです、よろしくお願いします

熱を通さない断熱材でできた内側の断面積Sのシリンダー容器 (以後、容器と 呼ぶ)がある。 気体定数を R. 重力加速度の大きさを」とする。 (A) 図1のように容器を鉛直方向に固定し、熱を通す透熱材 (熱をよく通す素材) でできた熱容量の無視できる質量Mのピストンを容器内側の中央に設置し ピストンの上側と下側にそれぞれ 1 mol ずつ (合わせて2 mol) の単原子分子の 理想気体を入れた。 ピストンで密封された上側と下側の理想気体の圧力 体積, 温度はともに等しく, その圧力をPo,体積を Vo, 温度を To とする。 この状態 を状態1とする。 次に状態で容器の中央に設置されていたピストンの固定を外すと, ピストン は鉛直下方にゆっくりと距離 αだけ移動して静止した (図2)。この過程におい て, ピストンで仕切られた理想気体は常に平衡状態に達しており、ピストン上側 の理想気体の圧力は PJ, 体積は V, で, ピストン下側の理想気体の圧力は P2. 体 積は V2 であった。 この状態を状態2とする。 なお, ピストンと容器の間に摩擦 力はなく, ピストンは鉛直方向になめらかに動くことができる。 また、ピストン と容器のあいだに隙間はなく, ピストンで仕切られた理想気体は反対側に漏れ出 ることはないものとする。

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