ボーアの量子条件 　mvr=nh/2π はどのようにして導かれたのですか？

（1）でなぜ2x0がバネの伸びの最大になるのですか？手を離す位置がOならば伸びるのはx0じゃないのですか？

176 解 (1) おもりにはたらく力がつりあうときのば ねの伸びを x とし,このときのおもりの 位置を0とする。 おもりにはたらく力は. 重力 mg, ばねの弾性力 kxo, 斜面からの 垂直抗力Nである。 斜面方向の力のつり あいより 34 の ここがポイント･ ばね振り子ではつりあいの位置が振動の中心である。 単振動での経過時間 もとにして考える。 81 kxo-mgsin0=0 よってXo= mgsino k 振幅 x の単 おもりは点Oを中心として, x=2x= 2mgsin0日 k mg sin e m t= 1=1 / T = 1/2x2x²₁ 2人 =T k 0 最下点 振動を行う。 ばねの伸びが最大となるのは,最下点であるから,この ときのばねの伸びは 2x である。 よって m k N ko Ammmmmmmm mg ( 自然の長さ) 最高点 m (2) 単振動の周期をTとするとT=2π k おもりをはなしてから, ばねの伸びが初めて最大になるまでの時間tは 周期Tの 1/12 倍である。 B053/5val

(f)がわかりません。解説をお願いしたいです！

問2 図2のように、質量mの物体Aと質量 2mの物体Bを, 自然長し, ばね定数kの ばねで接続し、 問1と同じ床の上に置いた. ばねが自然長の状態で物体 A を原点に置き, 時刻 t = 0 に,物体B にのみ速度 vo (0) を与えた物体Aおよび物体Bの座標, 速 度, 加速度を、 それぞれ TA,UA, CA, および TB, UB, a とする. 物体Aと物体Bの大き さは無視できるとする. 運動の間, 物体 A と物体B は互いに接触しないとして, 以下の問 いに答えよ. (a) 物体Aと物体Bがともに壁に接していないとき, 物体A および物体Bの運動方程 式を,それぞれ, m, aa, aB, k, TA, B, lの中から必要なものを用いて表せ. 物体Aと物体Bの速度および加速度は、位置の時間tによる微分を用いて, d² IB dt2 dx A dt VA = (1) と書ける. 物体Aと物体Bの重心の座標,速度, および加速度を,それぞれ,G,UG, dxG ag とすると, 式 (1) と同様に, VG = d²xG dt2 ag= と定義される. 5 壁 1 d²xA dt2 aA= 2 dt →x " (b) πG , TA および B を用いて表せ.さらに, ac を, as およびaB を用いて表せ. (c) 問 2(a), (b) の結果から, ac の値を求めよ.また, 時刻 t における π を, t, vo, lの 中から必要なものを用いて表せ. = UB 物体Bの物体Aに対する相対位置 ™R は TR=TB-TA と書ける. このとき, 物体Bの物 dxR d²xR 体 A に対する相対速度 UR と相対加速度 OR は, 式 (1) と同様に, UR = と定義される. dt dt2 m An XA dB dt (d) 問2(a) の結果を使って, an を, m, k, πR, lの中から必要なものを用いて表せ. (e) 問 2(d) の結果から, 相対位置 TR は単振動をすることがわかる. この単振動の振動 中心と周期T を求めよ. (f) 時刻t におけるCA と B を to T, vo, lの中から必要なものを用いて表せ、さらに, TAとBのグラフを横軸をtにとり≦t≦2の範囲でそれぞれ描けなお、 t≦2の範囲では物体B は壁に衝突しないものとする. L 図2 2 2m 000 aB = IB 2 aR = B 壁2

大学入試過去問 力学 この問題の問３の3つともわかりません。解説をお願いしたいです。

問3 問2と同様に、質量mの物体 A と質量 2mの物体Bを,自然長しばね定数kの ばねで接続し、床の上に置いた. ばねが自然長の状態で物体Aを原点に置き、物体 A と物 体Bの両方に同じ速度vo (0) を与えた. その後, 物体Bが壁2に弾性衝突した. 運動 の間、物体Aと物体B は互いに接触しないとする. 物体Aと物体Bとばねを合わせたも のを､重心位置に全質量が集中したひとつの物体Cとみなす。このとき、物体Cの速度は、 物体 A と物体Bの重心の速度vg に等しい。以下の問いに答えよ. (a) 物体Cと壁2の間の反発係数e を求めよ. (b) 衝突前後における物体の運動エネルギーをそれぞれ求め, 衝突前後で運動エネル ギーが増加するか, 変わらないか, 減少するか、 答えよ. 21 (c) 運動エネルギーの変化が問3 (b)のようになる理由を、以下の語句を用いて簡潔に 説明せよ. 00 重心, 単振動、力学的エネルギー保存則 SU3 (1) data

物理の力学バネの問題が出来ません。答えを教えていただきたいです。

1 (50点) 図のように、糸の両端にともに質量mのおもりA,Bをつなぎ,さらにおもりAをばね定数kのばねにつないで鉛 直につるす。次の設問に答えよ。ただし,ばねおよび糸の質量は無視できるものとし,糸は伸び縮みしないものとする。 また,重力加速度の大きさはgとする。 (1) 図のつりあいの位置でのばねの伸びを求めよ。 (1 2mg_ k mg 2k (2) m mg_ k (3) この単振動の周期を求めよ。 ① 2π√2k mg_ ① d≧ 2k (2) (3) 2π (2) d≧ (2) つりあいの位置でのおもりBの位置を原点とし、鉛直下向きを正としてx軸をとる。 つり合いの位置からおもりB を下向きにdだけ引き下げて静かにはなすと, 糸はたるむことなくA,Bは上下に単振動した。 位置 xにあるときの 加速度を鉛直下向きを正としてα, 糸の張力の大きさをSとして, A, B についての運動方程式をそれぞれ求めよ。 (1) ma = mg + S - kx (2) ma=S-mg-kx (3 ma=S-mg 4 ma=mg-S (5 2ma=mg + S-kx 6 2ma = mg + S 7 2ma=2mg-kx m k 0- mg_ k g 2k 2m 32 k 3 d≧ (5) 2mg k k A (4) 糸をたるませないで振動させるには,最初に与えるdの値はどの範囲でなければならないか。 ⑤ dsmg k B 4 k k k © 27√ √ TM © 2T √ TH ④ 2π 5 2π V 2m m 2g k d≦ mg_ 2k 6 6 27 √2h 2k 2π m d≤ 2mg k

物理の荷電粒子の問題です。 黄色マーカーで引いたところが分かりません。 「y軸に垂直な平面内に正射影すると等速円運動になる」とはどういうことでしょうか？ また式変形でも、どこから「n-1」が出てきたのでしょうか？

る。質量m, 電気量g (g>0)の荷電粒子Pを, 原点Oからxy平面内でx軸の正の 図3のように,y軸の負の向きに磁束密度の大きさB の一様な磁場がかけられてい 向きと角度をなす向きに速さで打ち出したところ, Pはy軸上の位置 (0, L) の点 Qを通過した。 B L. 荷電粒子 P y O 点Q usin 0 → naso 図3 700 → x 問7 荷電粒子Pの運動をy軸方向から見ると, 等速円運動しているように見える。 この等速円運動の半径と周期を求めよ。答のみでなく、 途中の式・説明も示せ。 -41- 問8 磁束密度の大きさをBからわずかに小さくし, 原点Oから荷電粒子Pを図3の 場合と同じ速さ、同じ角度の初速度で打ち出す。さらに磁束密度の大きさをわ ずかに小さくして、荷電粒子P を同様に打ち出す。 このような操作を繰り返して いく。このとき、荷電粒子Pは点Qをいったん通過しなくなったが, 磁束密度の 大きさを2Bにまで小さくして打ち出したとき,Pは再び点 Q を通過するように なった。 Lをm, g, v, B, 0 を用いて表せ。

（2）では、なぜSsinθ＝mgtanθとなるのですか？ mgtanθとは何の力ですか？教えてください🙏

基本例題28 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g 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Usino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, Scos0=mg 7 S Scoso 10_ Ssine Img S=mg coso (2)糸の張力の水平成分 Ssind=mgtan0が向 心力となる。 運動方程式 mrw²Fから, |基本問題 203, 204,205 m (Usind) w2=mgtand 2π W 周期T は,T= =2π 00 Sano @= BEN l cos 0 g Scooso Icose 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, Ssin0=mgtan O (2) の運動方程式と同じ結果が得られる。 m (l sine) w²-mg tan0=0 m mig... g DS PIOS US m (Isin) w² S mg Q Poin 《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Ⅱ章力学Ⅱ 3

（５）からがわからないので教えてください

221 波の反射と定常波 右図のように,媒質がx軸 ST に沿って置かれており, 原点Oに波源がある。x=0 における媒質の位置をP, x=Xにおける媒質の位置 をQとする。 波源による時刻におけるPの変位は, y = A sin 2 ft と表され,この振幅 A, 振動数fの単振 動は,速さ”の正弦波Iとしてx軸の正の向きに伝 わっていく。 x =L (>0)の位置にx軸に垂直な壁があ り波はこの壁で自由端反射をする。 波は減衰するこ となく伝わり, 反射によっても減衰することはないも a-B のとする。なお,sina + sinβ=2sin+cos 2 ya P yo1 0 波 I →ひ A x=X TARA x=L を用いてよい。 (1) 波源を出た波Iが, 座標x=X (0≦X≦L)に到達するのに必要な時間はいくらか。 (2) 波Iによる時刻t における Q の変位 21 は、時間だけ前の時刻 t-t におけるPの 変位に等しいことを用いて, をA,f, t, t で表せ。 (3) 波源を出た波が,壁で反射されて、再び座標 x = X に到達するのに必要な時間 はいくらか。 (4) この反射された波ⅡIによる時刻における Q の変位y2 を, A. f.t, tで表せ。 (5) Q の変位yは、波Iによる変位と波Ⅱによる変位の和となる。リをXの関数 とtの関数との積の形で表せ。 (6) 波Iと波ⅡIとが重ね合わさった波の座標x = X における振幅はいくらか。 (7) 隣り合う腹と腹との間隔はいくらか。 ヒント 220 センサー 69 Chapter 16

名問の森の質問です！ ？のところのV1とV2の向きがなぜそうなるか分からないので教えて下さい！

122 電磁気 38 電磁誘導 十分に長い直線導線Lがy軸上 にあり, 1辺の長さ2aの正方形コ イル ABCD が 辺ABをx軸上に, 辺BC を軸に平行にして置かれて いる。 コイルの電気抵抗は R で, コ イルの位置は辺ABの中点Mの座 標xで表す。 装置は真空中に置かれ, 真空の透磁率 μlo とする。 コイルの 自己誘導は無視する。 Foll 導線L に+yの向きに一定電流Iを流し,コイルを一定の速さ で,xy平面上,x軸に沿って導線から遠ざける。コイルがx(a)の 位置を通過するときについて, (1) L による,点A,B での磁場の強さ H1, H2 をそれぞれ求めよ。 (2) コイル全体での誘導起電力の向き (時計回りか反時計回りか)と大 きさVを次の2つの方法で求めよ。 Level (1)★★ (2) (a)★ (b)★ (3)★ Point & Hint 電磁誘導は一般にはファラデーの電磁誘導 の法則に従っている 0 (2) (b) 微小時間⊿tの間の磁束の変化⊿のを調 べる。 といっても, コイルを貫く磁束のはコイ ル内の磁場が一様ではないので(積分しない限 り) 計算できない。 そこで, 変化した部分だけ に目を向ける。 近似の見方も必要。 L D A -2a- M C B (a) 1つ1つの辺に生じる誘導起電力を調べる。 (b) コイルを貫く磁束の変化を調べる。 (3) x=2aのとき, コイルに加えている外力の向きと大きさを求め よ。 (九州大+お茶の水女子大) -V Base 電磁誘導の法則 磁束① = BS V=-N40 4t 一面積S N巻きコイル ※マイナスは磁束の変化を 妨げる向きに誘導起電力 が生じることを表す。 LECTURE (1) A,Bでの磁場は ? I H₁ = 2π (x− a) 2π (x+a) (2a) 直線電流Ⅰのつくる磁場は紙面の裏へ の向きとなり、磁力線を切って進む AD と BCで誘導起電力 V1, V2が図の向きに発生 している。公式V=vBlより V₁ = vμoH₁.2a V2= vμoH22a 2つの起電力が逆向きとなっていることと, H>Hより全体の起電 力は時計回りで (b)微小時間tの間にコイルはx=v4t だ け動き,右の赤色部分で磁束を402 増やし、 灰色部分で4の減らす。 そこで,磁束の変化 40は H2= 40= 40₂ 40₁ =μoH22a4xμoHi・2a4x 2μo lav π (x²-a²) At 符号マイナスは磁束の減少を表している (H) > H2 より定性的にも明らか)。 よっ て, 誘導起電力の向きは、父の向きの磁場 を生じるようにコイルに電流を流す向きで あり、時計回りと決まる。 40=2μoIav V = π (x² - a²) 4t V=V1-V2=2μova (H1-H2)= 2μo Iav π (x²-a²) (3) x=2a より V= 2μo Iv であり、誘導電流 3π えは時計回りに流れ, オームの法則より i = R 38 電磁誘導 2μo Iv 3πR V₁ H₁ v A -x+a H₁ 4x F D 123 H 2 V i V2 A ⊿xは微小なので ③ 磁場はHやHで 一定としてよい。 B H2 4x C i F2 B Iとの向きから, ③ F は引力, F2は反 発力と決めてもよい。

粒子の電荷が正か負か分かりません。教えていただけると幸いです。『見にくくてすいません。』

流を流した。 この導線の0.10mの部分が受ける力の大きさF 〔N〕 を求めよ。 6.直線状導線2本を0.2m離して平行に並べ, 2Aと4Aの電流を流したとき、各 5. 磁束密度 5.0×10T の一様な磁場中に, 磁場に対して垂直に導線を置き、2.0Aの電 の長さ1mの部分にはたらく力の大きさ F [N] を求めよ。 透磁率を 4π×10 N/A とする。 7. 荷電粒子(電気量の大きさg)が磁束密度Bの磁場(紙面の裏から表 向き) 内で, 速さ”で等速円運動している(右図)。 粒子が磁場から 受けている力の大きさfを求めよ。 また, この粒子の電荷は,正か 負か。 基礎 CHECK の解答 直線電流がつくる磁場の式 「H= 2.0 2×3.14×0.10 H= I 2πr より ≒3.2A/m 円形電流がつくる磁場の式H = --」より 4. フレミングの左手の法則を適用する｡ 線が受ける力の向きは右向き。 5. 電流が磁場から受ける力の式「F=IBU」 りF=2.0×(5.0×10-3)×0.10 =1.0×10-3N 6. 平行電流が及ぼしあう力の式