物理の仕事の問題です。なぜ白線の答えが負の数になるのか分かりません。解説お願い致します。

仕事(舞) ばね定数 4.9N/m の軽いばねの一端を天井に取りつけ, 他端に質量0.10 kg の物体 をつるす。ばねが自然の長さになるところで物体を手で支え,そこからゆっくりと手 を下げていった。物体が手から離れるまでの間に にした仕事は,それぞれいくらか。ただし,重力加速度の大きさを9.8m/s° とする。 p.77 例題1, p.84, p.89 例題3€ りをつるす。 りを持ち上げ M 0重力弾性力、年で支える力が物体 (22. (32 た。糸が鉛直 だし,重力 まずえをずめ3。(上向き正とすると) [フリ分1のずコF=0 リ トメ+(→かg)=。 の 自然 F=O N. よりえ= ma k Q.10×9.8 - 0.20 DA](4 カ学 49 (1) W=F.S'=-mg.(-x) = mgx= 0.lox9.8x0.20 図のよ 不下 ーmg 歩弾のDD-ーー (2) W=F.3-F-ビス)=ーx ミ O146= 0、2 球を静か みながら から斜と (=-』X0-))最高点】 W=-kx-mgx= 2,098-a196=--0.04&,うか。 (- -.PX/O°TT))重力加 (3) |0W U max Us W = -×9x(0.2)-ー1098 [] mgx+W=-kxt _mg w O 2 運動エネルギーの変化と仕事 p.85 例題2, p.97 Imxtt w taと 面トに質量 m の物体を置き, 静かにはなすと物体はすべり ○〇0

問1から問4の解説をお願いしたいです！

【問題5】 図の交流回路でR=4.0 k0, 1,= 320 mH であり, 抵抗の端子間電圧は実効値が 6.0Vで出 波数がf=2.0 kHzの正弦波交流であった。下の問い (問1~問4) に答えよ。ただし。 21× 0.16 - 1.0を既知としてよい。 m R 図 問1 この場合,コイルのリアクタンス XLはおよそいくらか。最も適切なものを①~⑤のうちから 一つ選べ。 16 0 2.0 kQ の 3.0 kn 34.0 kn の 5.0 k 6 6.0 kn 問2 コイルの端子間電圧 (実効値) はおよそいくらか。 最も適切なものを①~⑤のうちから一つ 選べ。 17 04.0 V の 6.0 V 3 8,0V の 10 V 6 12 V 問3 電源電圧をVimax Sin(2nft + 0) と表すとき, Vimax はおよそいくらか。最も適切なものを①~ ⑤のうちから一つ選べ。 18 0 10 V 2 12 V の 13 V の 14 V 5 15 V 問4 この回路で電源電圧と電流の位相差はおよそいくらか。最も適切なものを①~⑤のうちから 一つ選べ。 19 5 2 乙_ の 「A の の Q

物理の単振動の問題です。 (ウ)はどういう状況なのか理解できないので教えていただきたいです🙏

2021年度 のように の方向へdo 次の問題の口 の指定された欄開にマークしなさい。 (34点) 図1に示すように,水平面に対して角度0[rad) だけ傾いたなめらかな斜面上に台車Aと台車Bがあ る。台車Aは斜面上を動かないよう手で支えられて いる。また,台車Bは斜面上の壁に下端が固定され たばねの上端に取り付けられ,っりあって静止して いる。台車Aは斜面上の台車Bよりも上の位置にあ り,高低差はh[m] である。以下の問いでは, 台車 Aと台車Bの大きさ,ばねの質量は無視できるもの とする。また, 台車Aの質量はMA [kg], 台車Bの 質量は mB [kg], ばね定数は「k[N/m], 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 (1)台車Aから静かに手をはなすと台車Aが台車Bに衝突した。台車Aが台車Bに衝突する直前の台車Aの 速度の大きさは7) ][m/s) である。台車Aと台車Bが完全非弾性衝突し, 台車Aと台車Bは一体とな り運動を続けたとする。このとき, 衝突によって台車Aおよび台車Bの力学的エネルギーは け失われる。一体となった台車は,斜面上で単振動をした。衝突の瞬間から単振動の半分の周期だけ時間 が経過したとき,ばねは自然長から 長での位置と一致するとき, hは) [m/s] である。 の中に入れるべき正しい答を解答群の中から選び,その番号を解答用マークシート 台車A 台車B ばね定数k 壁 上水平面 の 図1 (イ) (J]だ (ウ)][m]だけ縮んでいる。単振動したときの最高点がばねの自然 (オ) [m)と表せる。また, 台車の速度の大きさの最大値は (ア)の解答群 0 gh 1 2gh gh 2 3 2/gh h 2 4 2 MA -gh ma+mB 2mAmB 2 MA+mB 2m。。 3 MA+mB (イ)の解答群 MAMB -gh MAtmB 0 1 -gh gh 2 MA MAMB 2 mA 1gh MAMB 4 2(ma+mB) Joh 5 6 2(ma+ma)9h. 2mBgsin0 k 7 4(ma+n mB) 4(ma+mB)9n (ウ)の解答群 mBgsin0 k (ma+ma)gsin0 2(ma+mg)gsin@ 73 0 1 2 k k (2ma+ma)gsin@ 5 (ma+2ma)gsine 6 2(mg-ma)gsin0 4 k k (2ms-ma)gsin0 k 7

物理の力学です。 画像の(イ)の部分で位置エネルギーは考慮しないのですか？

2(ma+ma)9h 2021年度 の中に入れるべき正しい答を解答群の中から選び,その番号を解答用マークシート 次の問題の口 の指定された欄にマークしなさい。(34点) 図1に示すように, 水平面に対して角度0[rad] だけ傾いたなめらかな斜面上に台車Aと台車Bがあ る。台車Aは斜面上を動かないよう手で支えられて いる。また,台車Bは斜面上の壁に下端が固定され たばねの上端に取り付けられ, つりあって静止して いる。台車Aは斜面上の台車Bよりも上の位置にあ り,高低差はh[m] である。以下の問いでは, 台車 Aと台車Bの大きさ, ばねの質量は無視できるもの とする。また, 台車Aの質量はMA [kg], 台車Bの 質量は ms (kg), ばね定数はk[N/m), 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 (1) 台車Aから静かに手をはなすと台車Aが台車Bに衝突した。台車Aが台車Bに衝突する直前の台車Aの 速度の大きさは口(7) ] [m/s] である。台車Aと台車Bが完全非弾性衝突し, 台車Aと台車Bは一体とな り運動を続けたとする。このとき, 衝突によって台車Aおよび台車Bの力学的エネルギーは(イ) )だ け失われる。一体となった台車は,斜面上で単振動をした。衝突の瞬間から単振動の半分の周期だけ時間 が経過したとき, ばねは自然長から(ウ)] [m] だけ縮んでいる。 単振動したときの最高点がばねの自然 長での位置と一致するとき, hは [m/s] である。 台車A h 台車B ばね定数と 水平面 本すダラ 図1 (エ) [m]と表せる。また, 台車の速度の大きさの最大値は () (ア)の解答群 0 gh 1 2gh gh 3 2gh Vg 2 2 4 V2 (イ)の解答群 MA? -gh MA+mB MAMB 2mama 2ma 0 1 gh 2 MA+mg 2 3 gh Ma+mB 46- ma+mB MA? 2(ma+ma)9h 2mgsin0 MAMB 4 5 6 2 MA MAMB 4(ma+ma)9h (ma+ma)gsin@ 7 4(ma+ma)9h (ウ)の解答群 magsin0 k 2(ma+ms)gsine 0 1 2 k k 3 k (2ma+ms)gsin@ 5 (ma+2ms)gsine k 2(ms-ma)gsin0 4 k 6 k (2ms-ma)gsin@ 7 k (エ)の解答群 mg(ma+mg)(ma+2ms)gsin°e ma(ma+ma)(2mat ma)..gsin'0 0 mA 2k 1 MA ma(ma+ma)(ma-2ms).gsin'0 ma(ma+ma)(2ma-ma).gsin'0 2k 2 m。 2k 3 MA 2k ma(ma+ms)(ma+ms).gsin'e ma(ma+ma)(ma-ーma).gsin'0 4 MA" 4k 5 MA ma(ma+ma)(2mg-ma).gsin°0 7 4k ma(mia+ma)(ma--ma).gsin°0 6 MA' 4k MA 4k (オ)の解答群 mA gsin@ Vk 0 1 MatmB mB-MA k k -gsin@ 2 gsin0 MA matmB k 3 2。 -gsin@ 4 2, gsin@ mB-MA 2, k 5 k gsin@ 2mat me 6 2mB-mA 7 k -gsin@ -gsin@ k

良問の風71（3）についてです。 原点が0になるのは分かるのですが、その後正の速度になる理由を教えてください。解説の意味がよく分かりませんでした

大0 03 71* 図は縦波を表すグラフである。 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 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たある点のx座標を図の範囲 ミ時 0.14y[m) と x -2-10 1 2 3 45 x 0.1- で答えよ。 右方向の媒質の速度を正として時刻を3D05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。

良問の風45（2）（ア）についてです。2枚目にピンクのマーカーを引いた部分は、T＝2π√m /kを代入していると思うのですが、バネの両側に物体がついていることからT＝2π√2m/kとはならないのですか？

48 軽いばねの両端に同じ質量m の物体AとBを取 48 りつけ, 滑らかな円筒状のガードでばねが鉛直に保 たれるようにして, Bを床の上に置いたところ, ば ねの長さが自然長より aだけ縮んだ位置0でAは 静止した。重力加速度をgとする。 っ(1) ばねのばね定数はいくらか。また。床がBか ら受ける力の大きさはいくらか。Bに作用する力 のつり合いより求めよ。 (2) Aを0点よりさらにaだけ下のP点まで押し下げて,静かに放し たところAは振動した。 振動中のAの速さの最大値はいくらか。 0点を原点とし,鉛直下向きを正とするx軸をとると, Aの位 置xは放してからの時間tとともにどのように変わるか。x をtの 関数として表せ。 はじめにAを0点より押し下げる距離を6にして運動させたとき Aの振動中にBが床から離れて上方に動き出さないためには, 6の 値はどれだけ以下でなければならないか。 ZA2 0- a P-1 ZBZ (名城大

単振動の基本の問題です。線が引いてある所がわからないです😭なぜ速さvは振幅A×角振動数ωで求まるのでしょうか❓❓

基本例題]63 単振動 質量0.50 kg の物体が, x軸上で原点0を中心として振幅 6.0mの単振動をして いる。x=2.0m の点に物体があるとき,物体にはたらく力の大きさは9.0Nである。 (1) この単振動の角振動数を求めよ。 (2) 物体の速さが最大になる位置(x座標)と, 速さの最大値を求めよ。 (3) 物体の加速度の大きさが最大になる位置(x 座標)と,加速度の大きさの最大値 を求めよ。 |解答(1) 角振動数を w[rad/s]とすると,F=-mw°x から, 0=9.0 よって,w=3.0rad/s 3.0 rad/s -9.0=-0.50×ω"×2.0 (2) 速さが最大になるのは振動の中心だか ら,x=0m。振幅 A=6.0mより, 速さ の最大値 vmax[m/s]は, 正·負で 大 速度 0 0 加速度a 正で最大 0 負で最大 Umax=Aw=6.0×3.0=18m/s 登変「復元カF 正で最大 0 負で最大 位置…0m, 最大値…18m/s (3) 加速度の大きさが最大になるのは変位 F 00000000O F& ます

静電気・保存則の問題です。 (5)の力学的エネルギー保存則の式の右辺について、Aはx軸の-方向に動いているのに-1/2mvA^2ではなく1/2mvA^2になるのかが分かりません。 教えてください。

AB間の距離が2rm[m]のときのAの逃さ v [m/s] を求めよ。 量m(kg]の粒子Aが最初, Bから十分離れた位置にあり,x軸上正の 方向に遊度 (m/s)で動いている。 クーロン定数を:N·m'/C°)と (4) AがBに最も近づいたときの, Aの速度u [m/s]を求めよ。ま その後AとBは互いに反発し遠さかる。十分に時間がたった後 1/静電気 +QIC)を帯びた質量 AM (kg)の粒子Bが r軸 上の点Pに静止している。 また。+q[C) を番びた賞 m,q M.Q Vo 河合計 B 11 静電気保存則 43 HCHEE P 島 A5判 (1) 無限遠点での位置エネルギーは U=g×0=0 で, AB間の距離がr の とき U=qr kQ と表されるから,力学的エネルギー保存則より 5) 量4に らmu+0= 0+. kqQ 2kqQ mv? Yo Yo = (2) 前問と同様に ら +0=;mu+ kqQ 2r。 mu。 し, 重力や粒子の大きさは無視できるものとする。 Tath カ学 mu*+mu? V。 リ= V2 良間 類出 浜島 A5判 (3) 加速度が最大となるのは, 静電気力が最大になると きで、AがBに最も近づいたときだから 登信 (1) AB間の距離の最小値 o [m] を求めよ。 加速度のこと は力に聞け! mVo 9Q kqQ 『max- mr 4kqQ mamax=k mu 次に、粒子Bが×軸上を自由に動ける場合について, (4) 最接近のときの相対速度は0で, AとBの速度 は等しくなるから,運動量保存則より (止まった な、AB間の距離 [m]を求めよ。 mb = mu+ Mu m m+M 。 物体系についての力学的エネルギー保存則より . u= mv わ学 名問 浜島 A5判 (岡山大) のAの速度(m/s)を求めよ。 mu=me+ kqQ -Mu*+ Y」 Bから見れば AはUターン 0. 上で求めたuを代入して Y= 2kqQ(m+ M) mMu? Level (1)~(3) ★ (4),(5)★ kqQ はAとB全体でつくり出したもので, (1), (2)では 位置エネルギーU= Bが固定されているためAだけで使えたのである。力学でいえば, AとBがばね で結ばれているときの弾性エネルギーの扱いに似ている。 Point & Hint カ学 (1(2) 力学的エネルギー保存則を用いる。 位置エネルギーUは U=qVと (5) Bの速度をUpとすると, 運動量保存則より muo= mua+ Mus …① 力学的エネルギー保存則より kQ V= からつくり出す。 らく 物理 河合 B6 2mu =mu+Mug ……② | 運動方程式 ma = F を思い出したい。 -mv? (3)加速度といえば、 (4)物体系に働く外力がないから…。最接近のとき, Bから見てAは一瞬止まる から…。 AB間の距離については, A·B 全体について(物体系について)カ学 的エネルギー保存則を用いる。 位置エネルギーの形は前半と変わらない。 (5) 2つの保存則の連立。 Aと Bは十分離れるので位置エネルギーは0としてよ 0.2よりUを消去すると m-M m+M U= Vの正負はmとMの大小関係で決まる。 解も出るが、Aは静電気力で減速されているので不適 (初めの状態に対応)。 なお,計算からは ひ、= w という 物理 い。 別解弾性衝突とみなしてもよい。反発係数 e=D1 だから VA-Us = -1× (v0-0) ③ のと3の連立で解くと早い。 河 htt E-r kp

（1）について、右ページの上に書いたように考えてはいけないのはなぜですか？

N- Mg A5判 滑らかな鉛直壁の前方 61の所から, 長さ 10, 質量Mの一様なはしごが壁に 立てかけてある。床とはしごの静止摩擦 係数はっであり, 重力加速度をgとす A LECURE (4 剛体のつり合い 17 (1) はしごに働く力は右のようになっている。 BC:AB= 61: 101=3:5 なので, 直角三角 形 ABC の辺の比は 3:4:5 である。Bのま わりのモーメントのつり合いより カ 垂直抗力 R A Rのうでの長さ る。 上端Aが壁から受ける抗力の大きさ と下端Bが床から受ける抗力の大きさ を求めよ。 のもし, 床とはしごの間の静止摩擦係数がある値より小さければ はしごは滑ってしまう。 その値を求めよ。 3 いま,このはしごを質量5Mの人が登り始めた。この人は下端。 からいくらの距離の所まで登れるか。 (4) この人が下端Bから 21の距離にいるとき, 上端Aと下端Bで働 く抗力の作用線の交点Pの位置を図中に示せ。 Mg×5l cos 0=R×10lsin@ 垂直抗力 *N Cos 0= 5 sin 0= R=Mg 回転軸としてBを選んだのは, 未知数の N やFに顔を出させないため(モーメントが0 重力 Mg B C 静止摩擦力F Mgのうでの長さ となっている)。 別解 Bと力の作用点との距離をうでの長さ としてもよい。ただし, 力を分解し, はしご に垂直な分力(赤矢印)を用いる。 5 (徳島大) ロ 3 Mg cos 0 ×51=R sin0×10Z こうしてRが求められる。 R Level(1) ★ (2), (3) ★ (4)★★ 剛体のつり合い 左右つり合い |上下つり合い 力のモーメントのつり合い (反時計回り=D時計回り) Base 上図で,鉛直方向の力のつり合いより <Rのうでの長さ Point & Hint (1) はしごに働く 力をきちんと図示することが何より大切。 力の図示…注目物体が受けている力を 矢印で描く。まず重力 mg を, 次に接 触による力を描く。 接触によるカとは, 糸の張力や接触面からの垂直抗カや摩擦 力などである。なお,「抗力」とは垂直抗力と摩擦力の合力を指していることに注意。 (2) 静止摩擦係数を μ 垂直抗力をNとすると, 最大摩擦力 Fmax は, Fmax3μN と なる。ただし, Fax は静止摩擦力の限界値であり, 物体がまさに滑り出そうとする ギリギリの状況でしか現れない力である。(4) Bでの抗力を計算する必要はない。 「剛体に3つの力が働き, 互いに平行でないときには, 作用線は一点で交わる」(な ぜか?)ことを応用したい。そこで重心の知識を生かす。 質量 m., m2, … N= Mg…の 力のつり合い Mgのうでの長さ 水平方向の力のつり合いより F=R……3 Mg B = M 抗力 Bでの抗力は VN+ F = 99 1+ 64 Mg N = Mg /73 8 F 別解 Aのまわりのモーメントのつり合いより の質点の N×101 cos 0 = Mg× 5l cos 0 + F×10lsin0 座標をx, X2, … とすると、重心の座槽r。け

画像の問題の(1)(2)について質問です。 解説で、(1)では｢見かけの重力は張力とつり合う｣とありますが、(2)では、同じ点Cを通過しているときを考えているにも関わらず、力のつりあいにおいてなぜ張力の大きさがmg'とならない(遠心力の大きさが加わる)のかが分からないため... 続きを読む

電車の天井から, 長さ1の糸で 0 質量 m の小球Pがつるされて点A にある。静止していた電車が水平 B 方向に等加速度運動を始めると、 P A h Pは糸が鉛直と角日をなす AB 間で振動した。Pの運動は車内の 人が見るものとし, 重力加速度をgとする。 (1) 電車の加速度の向きと大きさを求めよ。 (2) Pの速さの最大値と糸の張力の最大値を求めよ。 (3) 0が小さい場合のPの振動周期を求めよ。 (4) Pが点Aにきたとき, 糸を切るとする。Pが床に達するまでの軌 跡を描け。また,その間の時間と床に当たるときの速さを求めよ。 点Aの床からの高さをんとする。 nia pin S (5) 振動しているPが次の状態(ア), (イ) または(ウ)のとき,電車が等速度 運動に入るとすると,その後のPの振動はどうなるか。糸が鉛直方 向となす最大の角を 0m として, cos @m を答えよ。 (ア) Pが点Aにきたとき。 (イ) Pが点Bにきたとき。 (ウ) Pの速さが最大となったとき。 10<1