物理基礎の問題です。 大問６の(2)の答えがなぜmgl(1-cosθ)になるのか教えてください

6. 長さ / [m]の軽い糸に質量 m[kg] のおもりをつけた振り子がある。 図 のように、糸が鉛直線と6の角をなす位置 A からおもりを静かにはなし た。おもりがAからBまで移動する間に、 (1) 糸が引く力がおもりにする仕事を求めよ。 (2) 重力がおもりにする仕事を求めよ。 (3)★1=0.50,m=3.0,0=40,g=9.8のとき、重力がおもりにす る仕事を求めよ。 電卓を用いて計算しなさい。 m 0 CB

物理　剛体のつり合い 赤で囲ったところ③の式がよくわかりません、、 わかる方くわしく教えてほしいです よろしくお願いしますm(_ _)m

M₁= ため よう 図4のつりあい Me 第1編力と運動 重さ 6.0N の一様な棒AB がある。 棒の両端に それぞれ軽い糸を結び、 糸の他端を鉛直な壁の 1点Cにそれぞれ結びつけて棒が水平になるよ うにつるす。このとき,A,Cを結ぶ糸は鉛直で、 B、Cを結ぶ糸は水平方向と30°の角をなして A LC h 30° B つりあっている。 棒と壁の間の摩擦は無視でき、棒にはたらく重力は、す べて棒の中点に加わるものとする。 (1) B, C を結ぶ糸が棒を引く力の大きさ TB〔N〕を求めよ。 (2) A, C を結ぶ糸が棒を引く力の大きさ TA[N] を求めよ。 (3) Aにおいて, 壁から棒にはたらく力の大きさ NA [N] を求めよ。 指針 点Aのまわりの力のモーメントの和が0となることを用 いる。 解 棒 AB の長さを21〔m〕 とする。 Tasin 30° TB TA 棒 AB にはたらく力は図のようになる。 NAO 30° 並進運動し始めない条件より A "Tacos 30B NA-TBCOS 30° = 0 T + TBsin 30°- 6.0 = 0 6.0N 回転運動し始めない条件より,点Aのまわり の力のモーメントを考えて TBsin 30°× 21- 6.0 ×1 = 0 (1) ③式より TB = 6.0N 点Bのまわりの 力のモーメント を考えてもよい。 (2) ②式より TA = 6.0TBsin 30°= 3.0N (3) ①式より NA=TBCOS30°=6.0x - V3 ≒ 5.2N

7番が解説読んでもよくわからないので教えていただきたいです。

2 2025年度 全学部統一 物理 物理 (60分) [I]) 次の文中の 1 から 7 から一つ選び, 解答用紙の所定の欄にその記号をマークせよ。 に最も適するものをそれぞれの解答 図1のように、長さ」の軽い糸の一種に記載ののを取りつけ、 定して鉛直面内で運動させる。小球ははじめつり合いの位置で停止してい 重力加速度の大きさをgとする。 小球に水平方向の速さvo を与えると, 糸がたるむことなく小球は点を中 心に回転した。糸が鉛直下方と角度をなすとき,小球の速さは の張力は 2 である。 速さ は 3 を満たす。 1 糸 1507 明治大 問題 107 動は小球の運動の影響を受けないものとする。 以下では, 箱とともに動く観測 者からみた小球の運動を考える。 重力加速度の大きさを」とする。 はじめ小球はつり合いの位置Pで静止していた。 糸と鉛直下方とのなす角度 B. 糸の張力をT, 箱の加速度の大きさをAとして. 慣性力を含めた力のつ り合いを考えると,水平方向の成分について ついて 5 4 0. 鉛直方向の成分に =0がそれぞれ成り立つ。 箱の加速度の大きさが 6 であることを用いると, 角度βは斜面の傾斜角 α に等しいことがわかる。 次に糸がたるまないように,小球をつり合いの位置Pからずらして静かに はなすと 小球はPを中心に振動した。 この運動の復元力は小球の描く弧に 沿ってはたらく。 糸がOP から角度 (0) だけ振れているとき, 小球にはた 復元力の大きさは 7 である。 0 ,0=y st 点5(3.0)をとり 小球 v0 図1 Ja BO +ia 200kmT e-A-T 図2 E D- A- TO 1 の解答群 図2のように、なめらかな斜面を滑り降りる箱の内部に、 図1の小球と糸を 取りつけ、箱の進行方向を含む鉛直面内で運動させる。 斜面は水平面から角度 だけ傾いている。 箱は十分に大きく、小球の運動を妨げない。 また、箱の運 Vu2+2glcos O vo² - 2gl cos 0 vo2 +2gl (1 - cos 0) v02-2gl(1- cos 0) QUAT 02 + 2glsin0 2gl sin 0 Vuo2+2gl(1sin 0) vo2-2gl(1-sin)

この問題の2枚目の写真にあるQの問題についてなのですが、なぜsin型と分かるのですか？(なぜcos型ではないのかというのが分からないのではなく、なぜ三角関数の形で表せるのかがわからないです)回答よろしくお願いしますm(_ _)m

内部抵抗がで起電力Eの 電池,抵抗値の抵抗, 電気容 量Cのコンデンサー 自己イン ダクタンスのコイルおよび スイッチS~S4を使って図の ような回路をつくった。 b点を 接地し,その電位を0とする。 A スイッチ S1 と S4 を開き, 電池 S₁ a R C 0 b S2とSを閉じて十分に時間がたった後に,Sを閉じた。 この直後にコンデンサーに流れる電流はいくらか。 S S₁ コンデンサーの極板間の電位差がVになった瞬間に,コンデ ンサーに流れている電流はいくらか。 BAでコンデンサーを充電し終った後に, スイッチ S1 を開いた。 (3)この直後、コンデンサーの電気量はいくらか。 また, R を流れ る電流はいくらか。 その後,抵抗 R で発生する熱量はいくらか。 C スイッチ S2 と S4 を開き, St と S3 を閉じてコンデンサーを充電 た後に,S1 を開き、続いて S4 を閉じた。 S4を閉じた後,a点の電位がはじめて最低値に達するまでの時 間はいくらか。 また, a点の電位の最低値と電流の最大値はいく らか。 D スイッチS2を開き, S1 と S と S4 を閉じて十分に時間がたった S を開く。 (6) S1を開く直前のコンデンサーの電気量はいくらか。 また, S1 を開いた後のコンデンサーの電気量の最大値はいくらか。 (センター試験+九州大) Level (1)

ここの近似についての質問で、微小量の2次は無視して良いと考えていたのですが、ここでは、2l－y－Δyで微小量の1次のΔyを無視していてよく分からなくなってしまいました。この近似もしてよいのでしょうか？教えてくださいm(_ _)m

の R d 2 Qはじめの状態からSを開き,極板と同形で厚さ 1 の金属板 M を完全に挿入する。 そして M をゆっく りと引き出す。引き出した距離がりからy+4y と なるまでの間に外力のする仕事 W を調べ, M に働 M y く静電気力の大きさF をyの関数として表せ。 ⊿y は微小量なので近似 せよ。(★★)

2枚目の写真に書いてある問題についてなのですが、解答は相対速度を使って何をしているのかよくわからないです。教えてください。

56 力学 18 18 保存則 57 滑らかで水平な床に,質量 Mの箱が置かれ、中央の位置 で質量mの小球Pが長さの 糸でつり下げられている。 重 力加速度をg とする。 P m M A I図の静止状態で, Pだけに水平右向きに初速vo を与える。 (IPが最高点に達したときの箱の速さを求めよ。ただし,Pは箱 には衝突しないものとする。 (2)そのとき糸が鉛直方向となす角を0 として, cos O を求めよ。 II. 糸が鉛直方向と角をなす位置AまでPを移し, 全体が静止した 状態でPを静かに放す。 SPが最下点に達したときのPと箱の速さをそれぞれ求めよ。 (2)摩擦がないので、力学的エネルギー保存則が成り立つ。P は I-lcos bo だけ高い位置にきたから 1/12mus²=1/23mv+1/2M+mg(1-lcos 0。) (1)のv1 を代入して cos を求めると Mv2 難しいこと考えないでこれで+Migl (3)運動量保存則より,水平方向の全運動量 0なので、Pが左へ動けば箱は右へ動く。 最下点での速さをv, Vとすると ......① mv = MV 力学的エネルギー保存則より mg(1-1cos9)=1/23 2 P そのとき、箱ははじめの位置からどれだけ動いているか。 (東工大+京都大 ) ①②より v= V 5mv2 + 1/12 MV2 /2Mgl (1-cos 0) m+M V = m√ (4) 水平方向には全体の重心Gは動かない。 箱の 重心をMとする。 2つの質点の重心は,質点間 質量の逆比で内分する点である。 初めのMと Pの水平方向の距離 sin0 に着目すれば, 箱 2gl(1-cos 0) M(m + M) I sin A 糸 MW iM Level (1)~(3)(4)★★ Point & Hint (1)~(3) 最高点の扱い方や保存則の適用など, 前問17と同様。 (4) 運動量が保存されるとき、重心の速度は一定となる (エッセンス (上) p66 ここでは、はじめ静止しているので、重心の位置は水平方向には動 かないことになる。 運動量保存則から両者の移動距離の比が一定になること に注目してもよい。 LECTURE (1)Pが最高点に達したとき,Pと箱の速度 U は等しくなっている。 水平方向には外力 がなく、運動量保存則が成り立つので mv=mvi+Mv1 ..ひ= m m+MU 止まった V₁ V₁ P A が動いた距離 Dは m D= lsin 0 MP m+M 別解 初めのMの位置を原点として水平右向き にx軸をとり、重心の公式を用いて解いてもよ い。 重心の座標はDだから 糸 M OP D= mlsin0+M× 0 m+M 別解 ①より V=Mつまり,両者の速さの 比は常に一定。そこで,動いた距離の比も同 じく, //= M となるはず。 D m 一方, 図より line = D+d これら2式よりDを求めることもできる。

この問題では見かけの重力加速度を使っていますが，どのような思考を経て見かけの重力加速度を使うと思いつけばいいですか？ また，見かけの重力加速度を用いずに，この問題を解くことができますか？

44 丸 . >12 静電気 円運動 水平方向にx軸,鉛直方向にy軸をと り,大きさの一様な電場 (電界) が水 平方向(+x方向)にかかっている。 長さ この糸の一端を原点Oに固定し,他端に 質量mで正電荷Qをもつ小球をつけた。 重力加速度を⑨とする。 (1) 小球は鉛直方向と60°の角度をなす 図の位置Aでつり合った。 Eをm, g, Qで表せ。 3 E 60° 0 (2)点Aで静止していた小球を, 糸を張ったまま, 0の鉛直下方の位 Bまでゆっくり移動させた。 要した仕事 W を mg,l で表せ。 (3) そして, 位置Bで小球を静かに放した。 (ア) 小球が点Aを通過するとき,その速さをgと1で,糸の張力 Sをmとで表せ。 (イ) 小球が点Aを通過し, 最高点に達したとき,その座標を1で表 せ。 (4) 次に、糸を張ったまま, 小球を点Aから少しずらして放した。 小 球の振動周期をg, l で表せ。 (5)最後に,点Aで静止する小球に, 糸に垂直な方向の初速を与えた ら,小球は点0を中心として, xy平面内で一回転した。 必要な初速 の最小値vo をg.lで表せ。 ( 熊本大) 10.0 vel (1),(2)(3)~(5)★

この問題の4番について教えてください 『コンデンサーは完全に放電してしまうとありますが、 スイッチを開いた後でもQは保たれると習ったのですが，この場合は何か違うのですか？この違いを教えてほしいです。

内部抵抗がで起電力Eの 電池,抵抗値Rの抵抗, 電気容 量Cのコンデンサー,自己イン ダクタンスLのコイルおよび スイッチS1 ~ S4 を使って図の ような回路をつくった。 b点を 接地し、その電位を0とする。 A スイッチS と S4 を開き, 電池 S1 SA S2 S3 a R C= L b S2 と S3 を閉じて十分に時間がたった後に, S を閉じた。 (1) この直後にコンデンサーに流れる電流はいくらか。 (2) コンデンサーの極板間の電位差が Vになった瞬間に,コンデ ンサーに流れている電流はいくらか。 BAでコンデンサーを充電し終った後に, スイッチ S1 を開いた。 (3)この直後, コンデンサーの電気量はいくらか。 また, R を流れ る電流はいくらか。 (4) その後,抵抗R で発生する熱量はいくらか。

物理の単振り子の問題で、見かけの重力加速度の大きさg'がなぜこうなるのか教えて欲しいです

【単振り子】 78. 加速度運動と単振り子 解答 cos 指針 乗り物とともに等加速度直線運動をする観測者には, おもりに 重力、糸の張力、慣性力がはたらいているように見える。 このとき, 重 力と慣性力の合力が、見かけの重力のようにはたらく。 見かけの重力加 速度の大きさから、周期を求める。 ■ 解 説 等加速度直線運動をする乗り物の中で おもりが静止しているとき, 糸と鉛直線とのなす 角は日であり, おもりが受ける重力と慣性力は, 図のようになる。 これから, 見かけの重力加速度 慣性力 mg mg の大きさg'は,g' = cose cos り子の長さをLとして, T'=2 2F この単振り子を振らせたときの周期 T'は,単振 L g' =2π√ Lcose g 乗り物が静止しているときの周期は,T= // なので、ハー 2π g T' = T √cose cos倍

(1)の問題についての質問で、二枚目の写真のPoint&Hintの緑の下線のところについてなのですが、このようにしてもよいのはI倍のIが同じだからという理由で合ってますか？？

図1のように, 交流電源に抵抗RとコイルLをつなぎ、 端子 a, b, cをつける。図2はオシロスコープの略図で,陰極から出た電子は陽 極の小穴を通過するまでに加速され,端子をつけた同形の極板 X, X' と Y, Y'の間を通り, 蛍光面に当たって輝点を生じる。 蛍光面上に 座標軸 x, y を各組の極板に対して垂直にとる。 YとY'を接地し, Xをa に, X'をbにつなぐと, x軸上の直線部 分-a≦x≦a が光る。 また,X をa に, X' を c につなぐと, -2a≦x≦2a が光る。 電子は速いので,蛍光面で電子が光る点の座 標は極板間電圧に比例するとしてよい (比例定数はxy共に共通)。 次の(1)~(3)の場合について,蛍光面上のどの部分が光るかを答えよ。 (1) Y と Y'を接地し, X を b に, X'をc につなぐ。 以下では,Xをa に, X'と Y を b に, Y'を c につなぐ。