問10の振動の中心が下にずれるのは何からわかりますか？

36 単振動 ③ 図のように、 エレベーターの天井にばね定数kの軽いばねの一端 を固定し、 他端に質量mの物体を取り付けた。 ばねの長さが自然長 のときの物体の位置を原点Oとし, 鉛直下向きに軸をとり、 エレ ベーター内の人から見た立場で, 物体の運動について考える。 重力 加速度の大きさをg とする。 〈福岡大・改〉 エレベーターが静止している場合について考える。 問1 ばねが自然長となる位置まで物体を持ち上げて静かにはなす と、物体は静かに振動した。 振動の中心での物体の位置zとして正しいものを、 次の ①~④のうちから一つ選べ。 zo= ① mgk ② 3 2 の解答群 ① mgk mg k 問2 物体の位置がのとき, 物体にはたらく力をk, To, πで表したものとして正しい ものを、次の①~④のうちから一つ選べ｡ ①k (x+エ) 2 -k(x+xo) 3k(x-xo) 4-k(x-xo) 問3 問2のつねに振動の中心に向かう力を何というか。 正しいものを次の①~④のう ちから一つ選べ。 ① 慣性力 ②垂直抗力 ③復元力 ④ 重力 m(g-a) k 問4 このときの振動の周期は1, 振幅は 2 である。それぞれの答として正 しいものを、 次の解答群のなかから一つ選べ。 の解答群 02x√mk ② 2π√ ②mg ma=- 2mg k 3 t₁ = と書けるから, 小物体の運動は, [④ k ③2π√ m 2mg k 2π 1 Im @ = π√ k 2 次に、エレベーターが鉛直上向きの一定の加速度で上昇している場合について考える。 この加速度の大きさをaとする。 問5 ばねが自然長となる位置まで物体を持ち上げて静かにはなすと, 物体は力のつり あいの位置を中心として鉛直方向に単振動した。 振動の中心での物体の位置とし て正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 = m(g+a) ① ② 2m(g+a) 3 k mg F=-kx+u'mg=-k(x-μ'mg) 小物体の加速度をaとすると, 小物体の運動方程式は, m 4 kx=μmg よって, In=y k 問2 小物体が座標xのとき, 小物体には水平方向にばねの弾性力と動摩擦力がはたら いているから, -kx Mo -k(エードm2) よって,a=-; k (x-μ'mg) m k _mgを中心とした角振動数 69 = I= k k mg 1 k 4 2Vm mg ~000000000000 の単振動 となる。 よって, 小物体を静かに放してから次に速度が0になるまでの時間は単振 動の周期の半分になるから, 36 問1 ② 問2④ 問3 [③] 問4 1:②2:② 問5 ② 問6 [④] 問7 ② 問8③ 問9② 問10 ⑦ より, To=22 □ k m(g+a) 解説 問1 物体が位置にあるとき物体には重力 mg, ばねの弾性力 kx がはたらく。 加速度をα とすると, 運動方程式は, ma=-kr+mg より, x+g=-- ･･････(i) 振動の中心では加速度 α が0となることから,物体はx=mgを中心 mg ......(ii) とする単振動をする。よって、 am pimg 0+ | Point 振動の中心(力のつりあいの位置) では、物体の加速度は0. 速度は最大。 問2 (ii)式より mg=kx であるから, 位置xのとき物体にはたらく力は, f=-kx+mg=-kx+kro=-k(x-xo) 問3 復元力。 物体に, 力のつりあいの位置からの変位 (x-x。) に比例した力がつねに 中心方向にはたらくとき, 物体は単振動をする。 問4 このときの角振動数を400, 周期をTとし, (i) 式を単振動の式 a=-2(x-xo) と比べて Wo=₁ Vm mg 第1章 力学 問6 物体の位置がxのとき, 物体の加速度をm, k, x, x1 を用いて表したものとして 正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 =(x+x₁) ③ -(x-x₁) @ -(x-x₁) [① =(x+x₁) ② kl m [① 問7 この単振動の角振動数として正しいものを、 次の①~④のうちから一つ選べ。 V k ② k V m m ③ /2k Vm 問8 エレベーターが静止している場合と比較すると, 周期は何倍になっているか｡ 正 しいものを次の①~④のうちから一つ選べ。 倍 01/0 31 42 問9 振幅として正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 m(g-a) m(g+a) 2m(g+a) ③ 4 k k 問10 振動の中心は, エレベーターが静止して いる場合と比べて距離 アだけ に ずれている。アとイに入れる式と 語の組合せとして正しいものを、 次の①~⑧ のうちから一つ選べ。 a₁=- m k ④2m A₁=n=" ......(iii) ① ② 問10問1 問5の結果より, X1 Xo = 3 4 ⑤ (6) 1) 8 _m(g+a)_me="k ma k m(g+a) ア mak ma 2k より、 α= = 1/² {x_m(g+a)} となるから、物体はx=m(g+α) (=z) を中心とする単振動 をする。 問6 ()式で! mota) として, k( (x-x₁)(iv) 772 問7 振動の中心を原点とするX軸をとると,X=ェーエ」 となり, (iv)式は, k 自然長の位置 (x=0) が振動の端点になる。 ma k k ma mak また, 物体を自然長の位置から静かにはなすと, 自然長の位置 (x=0) が振動の端点 になり, 振幅 A, は, Aozo- mg k ma 2k (i)式はαo=(x-xa) と書ける。 振動の中心を原点としてX軸をとる m と表せるから 単振動の式 α = ² X と比べると, 角振動数 (1) は, k an √ m 問8 このときの周期をTとすると, T=2x=2x、m=To ma k k ma と、X=ェェ。 と表され, X=0 を中心とする単振動の式はαo=wX となる。 問5 エレベーターの中で観測する人から見ると, 物体には慣性力 maがx軸正の向き (鉛直下向き) に見かけ上はたらく。 物体の 加速度をαとして運動方程式は, 1a ma=-kr+mg+ma @0₁ であるから1倍である。 問9 自然 (z=0) の位置から静かに放しているから, 振幅 A, は, m(g+a) k よって、振動の中心は距離だけ下にずれている。 イ 上 上 44 6000000000 下 下 Ima エ 下 下 8 37 問1 ③ 問2 ② 問6① 問7④ 問3② 問 4 ④ 問5② 問8 [③] 問9① 問10 ④ 解説 問1 おもりがx=0 (振動の中心) より左にあっても右にあっても, x=0 に向 第1章力学

110,111がどういうことか分かりません。教えて欲しいです。

遠心力と万有引力のつり合い T=2r=2ar√ GM r む なお,地表すれすれに回る人工衛星の速さか」を第1宇宙速度とよんでいる。 ひ=√GM/R GMを用いると(これがコ rR より Pの力学的エネルギーEは、①より1/23m²=C217 ツ!) GMm GMm 2r 1 E = mv² + (-GMm) GMm 2r r 無限遠に行くためにはE=0 とする必要がある。 与えるべき量は GMm 2r 110 赤道上空を地球の自転周期Tと同じ周期で回る人工衛星が静止衛星である。 その回転半径を求め, G, M, T で表せ。 111* 前間では地球半径Rの何倍か。 有効数字1桁で答えよ。 g=10m/s2, 地球半径R=6.4×103km, π≒3 とする。

物理の問題の(2)についてわからないところがあります。 Asin(2πft+π)にはマイナスがなく、どうして、-Asin2πftにはマイナスがあるのですか。

218. 単振動の式 原点Oを中心として,x軸上で単振動をする物体があ る。 この単振動の振幅は A[m〕 振動数はf [Hz] である。 物体が, 原点O を負の向きに通過する時刻を t=0 とする。この単振動について,次の各 問に答えよ。 Ons st (1) 角振動数を求めよ。 (2) 時刻 (0) における変位 x [m] を表す式を示せ。 (3) 速さの最大値を求めよ。 (4) 加速度の大きさの最大値を求めよ。 例題 30 ヒント (2) 物体は, t=0 において原点を負の向きに通過するため、 初期位相は"となる。 PRAUDONES (1) 218. 単振動の式 解答 (1) 2f [rad/s] (2) x=Asin (2ft+m) [m] (x=-Asin2πft [m]) (3) 2πfA [m/s] (4) 47²f2A (m/s²) 指針 単振動における変位の式は,初期位相が0のとき, 角振動数を w とすると, x=Asin (wt+0) と表される。 また, 振幅をAとすると, 速さの最大値は v = Aω, 加速度の最大値は α = A ω² となる。 2π W= -=2πf [rad/s〕 T 2π 解説 (1) 角振動数ω [rad/s] は、 周期T 〔s] を用いて, w= と表 T される。 T= の関係を用いると, f (2) 原点を負の向きに通過する時刻を t=0 とし ており, 初期位相はπである (図)。 求めるxの 式は, (1) のω=2πf の関係を用いて, x=Asin(wt+0)=Asin (2πft+™) [m] (またはx=-Asin2πft〔m〕) (3) 速さの最大値は, v=Aw [m/s] なので, w=2πfの関係を用いて, v=Aw=2πfA[m/s] x[m] A π -A• 初期位相π(t=0) Ax 0 (4) 加速度の大きさの最大値は, a = Aw2 から, w=2πf の関係を用い t=0 自 には は正を本過り 正の を言 本間

物理の問題です。(1)から(3)が分からないので教えて欲しいです。 至急でお願いします。

5.x軸方向の正の向きに進む波があり, 時刻t [s] における位置x 〔m〕 の変位y [m〕 は, y=0.5sin (10nt -x)….① のような正弦曲線で表される。 このとき, 次の(1)~(3) について, それぞれあとのように解い た。 (1)~(4) の( )に適当な式や数値, 語句を答えなさい。 解答番号 51~60 (1) 「この波の振幅,周期, 波長を求めよ。」 〔解き方〕 この波の振幅をA [m], 周期をT 〔s〕, 波長を入 〔m〕 とすると, 時刻 t〔s] における位 t x 置x [m]の変位y [m] は, y=Asin2™ ( ･･･②と表すことができる。 ① 式を②式にそろえ T 入 るために, ①式の ( 10ヶt-πx) の部分を2ヶでくくって, y=0.5sin2 〔( 51 ) - ( 52 )〕… ③のように変形した式を考える。 ③ 式より, 振幅Aは,A = (53) [m]となる。 また, 周期T x t は、 入 T 51 より,T= ( 54 [s], 波長は, (2) 「この波の振動数を求めよ。 」 〔解き方〕振動数f [Hz] と周期T [s] には,f= ( 56 ) の関係があるので,これより, f = ( 57 ) [Hz] である。 「この波の速さを求めよ。 」 〔解き方〕 波の速さをv 〔m/s] とすると, v, f, xの間には,v= ( 58 ) の関係がある。 これより, v= ( 59 ) [m/s] である。 (3) = 52 より 入 = ( 55 ) [m]となる。

問2で赤線の引いてあるωの出し方を教えてほしいです

35 単振動 ② で肉 ばね定数kの軽いばねの一端に質量mの小物体を取り付け あらい水平面上に置き, ばねの他端を壁に取り付けた。 図のように軸をとり, ばねが自然の長さのときの小物 体の位置を原点とする。 ただし,重力加速度の大きさをg, 小物体と水平面の間の静 止摩擦係数をμ,動摩擦係数をμ'とする。 また, 小物体は軸方向にのみ運動するもの とする。 <2018年 本試〉 ① 問1 小物体を位置xで静かにはなしたとき, 小物体が静止したままであるような, 位 置xの最大値 CM を表す式として正しいものを、次の ① ~ ⑦ のうちから一つ選べ。 ICM= 20 μmg_ 2k μ'mg 2k ② 6 cat, μmg k [⑤ 18% 問2 次の文章中の空欄 μ'mg k 0 ・ 2μmg k 2μ'mg k ア ①~⑧のうちから一つ選べ。 A 問1のCM より右側で小物体を静かに はなすと, 小物体は動き始め、次に速度 が0となったのは時間が経過したと きであった。 この間に, 小物体にはたら 力の水平成分F は, 小物体の位置を とするとF=-k(x-ア と表さ れる。この力は, 小物体に位置 ア を中心とする単振動を生じさせる力と同 じである。 このことから, 時間は イとわかる。 m SA CH イ ] に入れる式の組合せとして正しいものを、次の DES 40 4 ⑤ ⑦ ア u'mg 2k μ'mg 2k μ'mg 2k μ'mg 2k μ'mg μ'mg k μ'mg k μ'mg k m √k m 2k k π√ m TA k 2π√ m m π T√k 2m k π T√ m k 27 √ ™ m 第1 章 力学

この問題の9の解き方を教えてください

問3 伸び縮みしない長さ1の糸の先端に, ある質量の小球を取り付け、他端を天井につ ないで糸の長さに比べて十分小さな微小振動をさせると, 単振子とよばれる一定周期で 振動する往復振動を観測することができる。 詳しく調べてみるとその周期Tは,重力加速 [ 度 g を用いてT=2π となっている。 今、何らかの原因で糸の長さの測定にほんの Ng わずかな誤差が発生したとすると, そのときの周期では1次近似を用いて 7 と表 AT 8 となっていることが分か される。ここで周期の増加分を AT=-T とおけば、 る。 ただし, A/は/に比べて十分小さいとする。 8の結果を用いると、 例えば糸の長さ の測定誤差が 1%のとき, 単振子の周期はおよそ 9%の誤差を含んでいると考えられ る。

⑶の解説に[半波長ののm倍が円周の長さ0.25πに等しい]と書いてあるのですがなぜそうなるか教えてください

応力を磨く 解答編p.8 156 実験結果の解説を理解して考察するアウタイ ( 励振器 (バイブレーター) にループピアノ線 (直径25cm) を取りつけて振動させると ループピアノ線に沿って時計回りと反時計回りの振動が伝わり, 励振器の振動数を調整 すると円周上に定在波が生じる (図1)。 この定在波の発生について,以下の問いに答え よ。 0 第Ⅲ部 波 図1 ループピアノ線に生じた定在波 ( 腹の数が6個の定在波) [U ...... 0900 00000 ·m m 0 0 V V f(Hz) 150 100 (1) ループピアノ線に腹の数が6個の定在波が生じているとき, 励振器の振動数は 90 Hz であった。 ピアノ線を伝わる波の速さを求め, 円周率πを用いて答えよ。 (2) 直線に張った弦をはじくと張力によって振動するが,ループピアノ線は曲げによる 変形に対する応力によって振動する。 このため, ループピアノ線の振動は腹の数と振 動数が比例関係を示さず, 振動数fは腹の数の2乗にほぼ比例することが知られ ている (図2)。腹の数が2個 8個のときの振動数をそれぞれ推定せよ。 (3) 励振器の振動がループピアノ線を伝わるときの波の速さ”と腹の数の関係とし て,最も適切なグラフを下記の①~⑥から選び番号で答えよ。 1 50 0 (5) 腹の数mと振動数の関係 0 2 8 腹の数m[個] 図2 ループピアノ線の定在波の腹の数と 振動数fの関係 m 4 +m 6 0円 V m 221 HA

物理に出てきた問題です。 どうやって計算するのですか？

y(x, t) = y₁(x, t) + y₂(x, t) = 0.2 sin 0.5m (t-0.5x) - 0.2 sin 0.5m (t+0.5x) = 0.4 cos 0.5πt sin(-0.25mx) = -0.4 cos 0.5mt sin 0.25 より.tの値によらず変位が . .

画像の問題の(1)の振動数fについてです。 他が有効数字一桁なので0.3になると 思ったのですが、なぜ0.25なのですか？

【1】 X 軸の正の向きに進行する正弦波が,座標 [m]=8mにある固定端 P で反射している.入 射波の座標 æ [m], 時刻 t [s] における変位をy1 (x,t) [m] と表すものとする.図には,入射波の Indr 時刻 t[s] = 0s における座標 æ [m], 変位g/1 (x, 0) [m] の関係が示してある. ただし,入射波の 速さを 2m/s とし, 円周率は としてよい. 11 (x, 0) 0.2 -0.2 10 8 P x (1) この入射波の波長入 [m] と振動数f [Hz] を求めよ. (2) 座標x [m]=0m での時刻t [s] における変位 g1 (0, t) [m] を求めよ.0① (3) 座標 [m] 時刻 t [s] における変位 11 (x,t) [m] を求めよ. X (4) 時刻 t [s] における点P での変位g/1 (8, t) [m] を求めよ. (5) 反射波の時刻t [s] における点P での変位 12 (8,t) [m] を求めよ. (6) 反射波の座標 æ [m], 時刻 t [s] における変位y2 (x, t) [m] を求めよ. (7) 座標 æ [m], 時刻 t [s] における合成波の変位y(x,t) [m] を求めよ. (8) 合成波の変位が常に0になる点は OP 間に何個あるか. ただし点 OP も含むものと する。 (近畿改)

t

F 29 ī 7 *第47問 次の文章を読み、下の問い (問1~3)に答えよ。(配点12) 【8分】 x軸の正の向きに速さで進む正弦波がある。 図は,時刻 t = 0 における媒質の変 位yと位置xの関係を表している。 y. 2π 3 y=bsin ²7 (x-Vt) a CV ⑤ y=-bsin(x-Vt) a 2a =bsin(x-Vt)dx=bsin(x+Vt) 2π ⑦ y=-bsin 27 (x-Vt) a 40002 問1 時刻におけるyとxの関係を正しく表した式を,次の ① ~ ⑧ のうちから一 つ選べ。 1 2 3a 4 _y=bsin ²(x+Vt) 6 /y = -b sin(x+Vt) 2π a (0. 0. ⑧ y=-bsin (x+Vt) X