力学の問題なのですが、自然長に戻ると物体が離れるというのが分からないです。離れたあとどのような運動が起こるのか教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

図1のように, なめらかで水平な床上に置かれた質量mの薄い板と質量mの小球が, 板の上面に立てられた支柱とばね定数んのばねにより, おたがい結び付けられている。同 じく床上に置かれている小物体の質量は2mである。 水平面内の支柱から小物体に向かう 向きをx軸の正の向きとし、 速度, 加速度, 力もこの向きを正とする。 小球と小物体の大 きさ, 支柱とばねの質量, 小球と板との摩擦, 空気抵抗は無視できるものとして 以下の問 いに答えなさい。 なお小球はつねに板上で運動し, 支柱に衝突することはなく, 小球, 小物 体,板の運動はすべて図の紙面に平行な面内に限られるものとする。 支柱 ばね 小球 10000 板 小物体 C 図1 問1 板を床に固定した状態で小球をx軸の正の向きに引き, 小球と支柱との間隔をばね の自然の長さよりも大きくしてから静かに手をはなすと, 小球は単振動する。 振動の 周期 T を求めなさい。 問2 ばねが自然長で, 小球と板が床上で静止している状態から, x軸の正の向きに大き さαの加速度で,板を等加速度運動させたところ, 小球は板に対して単振動を始めた。 運動を開始した時刻を t = 0 とする。 (1) 単振動の周期 T2 を求めなさい。また、ばねの最大の縮みを求めなさい。 △(2) 時刻 t = 2 T2のときの,小球の床に対する速度を求めなさい。 (3) 時刻 t = 2 T2 のとき,板の運動をそのときの速度のまま,等速度運動に切り替え たこのあとの運動で, はじめてばねの伸びが最大になったときの時刻と,その伸 びを求めなさい。 時刻は T2 を用いて表しなさい。 問3 ばねを自然長にして, 板と小球を共にx軸の正の向きに一定の速度(速さV)で運 動させる。 小物体にこれらと逆向きで同じ速さの速度を与え, 床上で板と小物体を 全非弾性衝突させた。 (1) 衝突直後の板の速度を求めなさい。 くっつきあって 一体 (2) 衝突後,板に対する小球の振動の速さの最大値と, 振動の振幅を求めなさい。 (3) 板と小物体が, 一体化してから離れるまでの時間を求めなさい。

設問4のイの解説がわかりません。その後定常はの節となるとはどういうことですか、節っていうのは部分的にできるものじゃないんですか？

へ現伝 (ウ) 0≦t≦2.5sでは入射波だけによる (4)(ア) 波の先端がPから5m戻れ (イ) t = 2.5sでの入射波は5m平行移 動して右の実線のようになり、 反射波 は点線のようになる。 x < 0 には反射 波が達していないことから、波の重ね 合わせの原理より合成波は赤線のよう になる。 0≦x≦5 では定常波ができ, x=0 は節となっている。 0.2 0.1 www 0 2 合成波 -入射波 3 44 E -0.1 反射波 A-0.2 なるから変位は常に0となる。 (5) 固定端は節であること,節と節の間隔 は入/2=2m であることから x = 0 は腹 になり,大きく振動することに注意する。 振動であり,それ以後は定常波の節と0.13 Ay[m] 0 2 4 t(s) -0.1 +3 +2 I (1) (ウ) y [m] 入射波 ・反射波 Ay [m] 0.2 0.1 0.1 -2 -1 3 5 x [m] 0 -0.11 腹 腹節 0.1 e 定常波では,波が消えたか のように見える一瞬がある 0.2 4 t(s) 75 (1) 波形を表している図 1から振幅は5×10-3m, 波長は入=2×10mmと では媒質の振動を表す図2より, T=4×10-'s と読

3番の設問でずか、変異を微分して速さのグラフを書いたら間違いでした。なぜですか？ 答えは正弦波のグラフになりました。

74 図は縦波を表すグラフである。 x軸は媒質のつり合いの位置をy軸 は左右への媒質の変位 (右方向を正)を 表す。 波は右へ速さ2m/sで進み, 波の先 0.1 [m] -2-10 1 2 3 4 5 x -0.1- [m] 端が自由端P(x=5mの位置) に達した時刻をt=0s とする。 (1)この波の周期はいくらか。 (2)t=0sにおいて,媒質の密度が最も疎である点のx座標を図の範囲 で答えよ。 (3) 右方向の媒質の速度を正として時刻t=0sにおいて,各位置にお ける媒質の速度uの概略を,図の範囲内でグラフに描け。 (4)(ア) この波が自由端Pで反射して,反射波の先端が点 x=0mに達す る時刻を求めよ。 (イ)その時刻において,図に示す各位置での変位をグラフに描け。 (ウ)x=0mにおける媒質変位の時間変化を0≦t≦4.5s の範囲でグ ラフに描け。 (5) P が固定端の場合について,前問 (イ), (ウ) のグラフを描け。

3番の設問でずか、変異を微分して速さのグラフを書いたら間違いでした。なぜですか？ 答えは正弦波のグラフになりました。

74 図は縦波を表すグラフである。 x軸は媒質のつり合いの位置をy軸 は左右への媒質の変位 (右方向を正)を 表す。 波は右へ速さ2m/sで進み, 波の先 0.1 [m] -2-10 1 2 3 4 5 x -0.1- [m] 端が自由端P(x=5mの位置) に達した時刻をt=0s とする。 (1)この波の周期はいくらか。 (2)t=0sにおいて,媒質の密度が最も疎である点のx座標を図の範囲 で答えよ。 (3) 右方向の媒質の速度を正として時刻t=0sにおいて,各位置にお ける媒質の速度uの概略を,図の範囲内でグラフに描け。 (4)(ア) この波が自由端Pで反射して,反射波の先端が点 x=0mに達す る時刻を求めよ。 (イ)その時刻において,図に示す各位置での変位をグラフに描け。 (ウ)x=0mにおける媒質変位の時間変化を0≦t≦4.5s の範囲でグ ラフに描け。 (5) P が固定端の場合について,前問 (イ), (ウ) のグラフを描け。

「水平面から60°傾けて8.0Nの力を加えながら4.0sかけて5.0m移動させたとき、この力が物体にした仕事は何Jか答えよ。」という問題なのですが、40Jではないのですか？仕事に時間は関わるのですか？

円運動で鉛筆で囲ったところの説明がいまいち分かりません。円軌道から外れる心配がないとなぜエネルギー保存だけで条件が決まるのでしょうか。また、棒の時は=がつかなくて、糸の時は=がつくのか説明して欲しいです！！

遠心力がまさる 78 力学 Q&A Q はじめの解法では最高点だけで調べていますね。 その前後で円軌道からはずれない保証はあるのです か。 遠心力 V₁ V A 最高点の前だと速さは より速く, したがって 遠心力はより大きい。一方, 重力の半径方向の成分 は小さくなっている。つまり,糸はいやでもピンと 張るわけだ。最高点の後でも同じことだね。 mg mg 71 糸でなく棒で支えられていると,円軌道からはずれる心配がなくなり、今 度はエネルギー保存だけで条件が決まる。 よってvo>2√grで1回転できる (問題53)。問題が糸的か棒的かははっきり区別しなければならない。

物理の単振動の問題について質問です。 (3)の解説のマーカーを引いているところが分かりません。

192 重心に対する単振動 自然の長さが1、ばね定数が んの軽いばねの両端に,質量Mの物体Aと質量mの物体Bを つけて, 水平でなめらかな床の上に置いた。 全体が静止した状 A B M F0000000004 m 態からAのみに右向きの速度vを与えると, AとBは振動しながら右向きに進んだ。 (1) 重心の速さ vc を求めよ。 (2) ばねが自然の長さのとき, 重心からBまでの距離を求めよ。 (3)Bの運動は,重心から見たとき単振動となる。 この単振動の周期 T を求めよ。 7/30× oer

問3の比熱容量の求め方を教えてください

6:03 R 97 2 熱とエネルギーについて、 問1~問5に答えよ。 金属の比熱容量 (比熱) を調べるために、 次のような実験を行った。 断熱容器に200gの水を入 れて一定時間経過後, 温度を測ると35℃であった。 そこに85℃に熱した100gの金属を入れ 1秒ごとに水の温度を測ったところ、 図1のように38℃で一定となり熱平衡となった。熱の移 動は水と金属との間のみで行われるものとする。 温度(℃) 85 38 35 ・経過時間 熱平衡に達した時間 図1 問1 金属の温度変化として最も適切なものを,次の①~④のうちから一つ選べ。 解答番号は ① 温度(℃) 85 38 35 38 85 温度(℃) ② 温度(℃) 85 38 35 経過時間 熱平衡に達した時間 @ 温度(℃〕 85 38 38 35 35 経過時間 熱平衡に達した時間 5- 経過時間 熱平衡に達した時間 ・経過時間 熱平衡に達した時間 2024KNIA-06-006 科学と人間生活 問2 この実験における金属と水との間の熱の伝わり方の説明として最も適切なものを 次の① ~④のうちから一つ選べ。 解答番号は 2 金属から熱運動が伝わる熱伝導によって水に熱が伝わる。 ② 金属から電磁波が生じる熱放射によって水に熱が伝わる。 金属と水で物質の移動が生じる熱対流によって水に熱が伝わる。 ④ 金属に含まれている熱の素となる物質によって水に熱が伝わる。 問3 この金属の比熱容量として正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。ただし水の比 熱容量を4.2J/ (g・K) とする。 解答番号は 3 。 mext.go.jp プライベート

赤線部分について質問です。 問題文でd≫v/f0という記述があるため、一次近似を行っていると思うのですが、ただのv/df0ならともかく、係数がついているのに近似をしてよいのでしょうか。回答よろしくお願いします。

(イ) 1周期を扱っているから ・ が山, が次に T T は山と山の時間間隔だから、観測者が測る周期になっている。 したがっ て,振動数は f = 1/1 となる。その前に①の中の{}の部分を近似して おく。 d (1- 2v cos 0+ +-d 「1±微小量」 fod 3 の形にしてから 2 次の微小量 だからカット 近似すること 12v = d (1-1.7 cos 6)-d fo : f = 2 fod cos o T = 1 上の式では 1/12 乗であった 1/12 1 = v fo Vfo cos o V V-vcos o fo 17 2

(2)について質問です。 ばね定数k'はどのようにして求められたのですか？

1/30× 大量 A B M 20000000004m 192 重心に対する単振動 自然の長さが1, ばね定数が んの軽いばねの両端に,質量 Mの物体Aと質量mの物体Bを つけて,水平でなめらかな床の上に置いた。 全体が静止した状 態からAのみに右向きの速度vを与えると, AとBは振動しながら右向きに進んだ。 (1) 重心の速さvc を求めよ。 (2) ばねが自然の長さのとき,重心からBまでの距離を求めよ。 (3)Bの運動は,重心から見たとき単振動となる。 この単振動の周期 T を求めよ。 193 ばね付きの板にのせた物はの