この問題の考え方がわかりません。(1)の解き方を教えてください。

=umg-ngsin G P-MN ei t 5 滑らかな水平面上に質量Mの直方体Qを置き、その上に質量mの直方体Pを載せる。 Qに水平右向きに一 定の大きさ Fの力を加えると, PQは一体となって運動した。Pとの間の静止摩擦係数をμ,重力加速度 の大きさをg とする。 【思】 (1)Pの加速度の大きさを求めよ。 pima=Fmg sima=Fmg (2) P が Qから受ける摩擦力の向きと大きさを求めよ。 (3)PとQが一体となって運動するための, F の最大値を求めよ。 P m M F Img jung = -Ftma umA E-ma

5番の矢印を書いたところの式変化について教えてほしいです｡

158 丸 50 電磁場中の粒子 直方体 (3辺の長さが a, b, c) の半 導体に図のように一様な磁束密度 Bの磁場を +z方向へかけた。次に, Z B N +y方向に電流Iを流し, x方向に 発生する電位差V (MN間) を測定 した。 種々のBの値に対する, Iと Vの関係がグラフに示してある。 (1) グラフからVをIとBの関数 として表せ。 ただし, 比例定数を α とする。 次に, αの値をグラフ から読み取り, 有効数字2桁で単 位を付けて書け y M b. V〔mV〕 Bの単位 (T) この関係式は次のような考察か ら導くことができる。 にな (2) 電流Iの担い手が電子だとする。 その運動はどちら向きか。 また, 88503020000 B=0.64 70 60 B=0.48 40 B=0.32 B=0.16 10 -I [mA] 1 2 3 4 5 6 電子の電荷を-e, 平均の速さを 個数密度をnとして, I をe, v, n などを用いて表せ。 (3)電子は磁場から力を受けて偏在するために電場が発生する。 電位 はMとNとでどちらが高いか。 また, 電位差 V[V] を v, Bなど を用いて表せ。 (4)電流の担い手が正電荷+eをもつホールの場合、電位はMとN とでどちらが高いか。 (5)α me, c で表せ。 また, nの値を有効数字2桁で求めよ。た (工学院大) だし,e=1.6×10-19 [C], c=1.0×10-4 〔m〕 とする。 vel (1)(2)(3)~(5)★

物理 （3）の問題についてです。 この問題は最終的にtanを使った形に直さないと間違いと判定されてしまうのでしょうか？

11 * 粗い水平な床となめらかで鉛直な壁に,質量 M, 長さの一様な棒AB を,床から角0 だけ 傾けて立てかけた。 そして棒の中点に質量mの 小物体Pを置いたところ, 棒の表面が粗いため Pは棒の上で静止し, 棒も静止したままであった。 A点で棒が床から受ける摩擦力の大きさは (1) 重力加速度の大きさを である。ただし, g とする。 B P また,棒と床との間の静止摩擦係数をμ とすると,棒が静止してい ることからμ≧ (2) の条件が成り立っている。Pの位置を少しずつ 変えていくと, A点からの距離がxの位置に置いたとき棒がすべらず に静止する限界になった。x= である。 (芝浦工大)

解説の意味がよく分かりません。 そういう式になっているのか解説お願いします🙏

質量mの気体分子N個が体積Vの容器内にあって,気体の圧力がかであ るとき,気体分子の速さの2乗の平均を とすると,p= Nmv2 3V が成りたつ。 x (1) 気体分子の質量m (kg 単位) を,分子量 Mo, アボガドロ定数 NAで表せ。 x (2) 状態方程式を用いて,二乗平均速度vをMo, 温度 T, 気体定数 R で表せ。 x(3) 分子量2の水素と分子量32の酸素の混合気体がある。 その温度が一様であると すると,水素分子の二乗平均速度は酸素分子の二乗平均速度の何倍であるか。 指針 (1) 分子量 M。 は,1mol 当たりの分子の質量 (g単位)を表す。 解答 (1) 1mol (NA 個) の気体分子の質量は Mo×10-=mNA (単位はkg) Mox10-3 よって m= NA (2) 気体の物質量をn [mol] とする。 状態方程式「DV=nRT」 を用いて 問題文の式を変形すると Nmv2 pV= =nRT 3 よってアニ 3nRT Nm v²=- (1)の式と, N = nNAの関係式を代入して 3nRT. NA 3RT = nNA Mo×10-3 Mox 10-3 3RT よって Mo×10-3 1 (3)Tが一定のときは 「Mo √√Mo に比例する。 2 1 水素は酸素に対してMが = 倍で 32 16 1 あるからは =4倍 √1/16

この問題の⑶について質問です｡解説を見ると，Q についての計算があったのですが，Sを開いたままなので，Qは変わらないのではないかと思いました｡何でQについて計算しないといけないんですか？

20 コンデンサー 71 20 コンデンサー 3枚の同形の極板L, M, N を平行に並べ、図 のように起電力 Vの2個の電池をつなぐ。極 板L,Nは間隔 2αを保って固定してあり, M はL,Nと平行を保って移動できる。 LとNの中央を原点としてx軸をとり, M の位置座標をx (-a<x<α) とする。 まず, 極板 M をx=0に置き スイッチSを 閉じる。このときのLM間および MN間の電 気容量をそれぞれC とする。 次に, Sを開い た後,Mを位置xまで静かに移動させる。 (1)x = 0 で, 極板 M がもつ電荷 Q を求めよ。 L Vo Vo S a a M IN x (2) 位置xで, LM 間および MN 間の電気容量 C1 と C2 を求めよ。 (3) 位置 x で, 極板N のもつ電荷 Q を求め,これをx の関数とし A て図示せよ。 (4)アース電位を0として, 位置 xでのMの電位 VM を求め,これを xの関数として図示せよ。 (5) 位置xでSを再び閉じる。 Sを通る電気量 (正とする) を求めよ。 またSを通る向きは上向きか下向きか。 必要があれば, x>0. 0 の場合に分けて答えよ。 (6)Mをx = 0 に戻し, Sを開く。 そして, Mを一定の速さで右 (東京大+慶應大) 動かす。 Nに流入する電流 I を求めよ。 Level (1),(2)(3)~(5)(6)★★

（3）で、答えが違ったのですが、私のやり方のどこが違いますか？ 教えてください。

TE 第1章 section5 実戦演習 演習 5-1 図のように、斜面 AB と斜面 DE があり、BD間は曲面 BCD によりなめら かに両斜面に接続されている。 点Bと点Dは同一水平面 FG 上にあり、この水平面 FGからの点Aと点Eの高さは、 それぞれんとんである。 斜面 AB と斜面 DE の傾斜角は0である。 2 点Aから初速度 0 の状態ですべり下りて、点Eから飛び出す質量mの物体の運動を 考える。曲面 BCD と物体の間の摩擦は無視できるものとする。重力加速度の大きさを gとし、以下の問いに答えよ。 板 の V A 日 B D F.v.. C h |2 自 G 物体と斜面の間に摩擦がないときの運動を考える。 (1)点Aからすべりはじめた物体が、 点B, E を通過するときの速さ VB, VE を求めよ。 (2)点Eから飛び出した物体が最高点に達したときの、水平面 FG からの高さHを求 めよ。 物体と斜面の間に摩擦がある場合を考える。 動摩擦係数をμ'とする。 (3) 点Eから物体が飛び出すためにμ'がみたすべき条件を求めよ。

解答には、写真2枚目に私が書いている②がありませんでした。私は②を使って計算して間違えたのですが、なぜ解答には②なしで答えを出しているのですか？ 教えてください。

3-18 図のように、 あらい水平な台の上に質量mの物体Aを置 き、軽い糸を結びつけてなめらかに回る軽い滑車に通した。 さら に、糸の端に質量Mの物体Bをつるして静かに放したところ、 Bは鉛直下向きに運動を始めた。 Aと台の間の動摩擦係数をμ' 重力加速度の大きさをgとして、Bの加速度の大きさを求めよ。 A B B

赤い丸で囲んだところはは、Aの位置エネルギーですか？Bの位置エネルギーですか？教えてください！

42 電磁気 1 静電気保存則 11 静電気保存則 43 +Q [C] を帯びた質量 M [kg] の粒子 Bがx軸 上の点Pに静止している。 また,+q 〔C〕 を帯びた質 M.Q m.g A No B →x P 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 方向に速度vo [m/s] で動いている。 クーロン定数をk [N·m2/C2] と し,重力や粒子の大きさは無視できるものとする。 *ず,粒子Bが点Pに固定されている場合について, [1) AB間の距離の最小値 ro 〔m〕 を求めよ。 (2) AB間の距離が2ro 〔m] のときのAの速さv [m/s] を求めよ。 (3)Aの加速度の大きさの最大値 amnx 〔m/s2] を求めよ。 次に,粒子Bがx軸上を自由に動ける場合について, (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 た AB間の距離 1 [m] を求めよ。 (5)その後AとBは互いに反発し遠ざかる。 十分に時間がたった後 のAの速度v [m/s] を求めよ。 LECTURE (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 12mu2+0=0+ kgQ 2kgQ .. Yo= ro mvo2 (2)前問と同様に 11/23m²+0=1/12/31 kqQ -mv² + 270 1 = A (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 mamax=k- = k 9Q ro2 kqQ Cmax= mvo mro4kgQ (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 v= 72 加速度のこと は力に聞け! 止まったし mv=mu+ Mu m . u = Vo + m+M 物体系についての力学的エネルギー保存則より nv= 11/21m² 120m² +12/2/21 (岡山大) 71 Bから見れば 上で求めたuを代入して n= mMvo2 2kgQ(m+M) AAはUターン kqQ r Level (1)~(3)★ (4),(5)★ Point & Hint (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=gV と, kQ V= からつくり出す。 r (3) 加速度といえば, — 運動方程式 ma=F を思い出したい。 (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) 力学 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 い。 位置エネルギー U= はAとB 全体でつくり出したもので, 1, 2)では 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 (5)Bの速度をひB とすると, 運動量保存則より 力学的エネルギー保存則より mv=mvs+M ... ① 11/23m²=1/21mv^2+1/2v…② ①,②よりv を消去すると V₁ = m-M m+Mvo という の正負はとMの大小関係で決まる。 なお,計算からは 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)。 別解 弾性衝突とみなしてもよい。 反発係数 e=1 だから ひA-VB=-1× (v-0) ......③ ①と③の連立で解くと早い。

静止摩擦係数に何故N1がかけられてμ0Nとなっているのですか

例題 20 剛体のつり合い 右図のように,質量 M, 長さ2L の一様な棒を水平なあらい床と 垂直ななめらかな壁に立てかける。 棒と床とのなす角をゆっくり小島 さくしていくと,角度が0になったとき棒はすべり始めた。このと きの満たす条件を求めよ。 ただし、棒と床との間の静止摩擦係 数をμ, 重力加速度の大きさをg とする。 センサー 23 物体のつり合いの条件 Fl+F2+...=0 Fw+Fzy+...=0 解答 棒が床から受ける垂直抗力を N.. 壁か ら受ける垂直抗力を N2 とする。 角度が0の とき, 棒が床から受ける摩擦力は最大摩擦力 MN1 なので,水平方向の力のつり合いより, 83 87 90 チ 2L N2 M+M+・・・=0 Mg N2-MoN1=0 =0.018 鉛直方向の力のつり合いより N.1 [m]。 MON₁ N-Mg02 N2 × 2L sind - Mg × Lcosf = 0 N2x2L sinMg Lcos90.... ③ 棒の下端のまわりの力のモーメントのつり合いより, は NO. ①~③より, tan = 20

単振動の問題です 177番の（2） （3）でそれぞれなんで0.50t=2πn、050t=3π/2+2πnになるのか分かりません。

x=0 よって点 Q 。 (コ) Qの速さの最大値は |v=Aw×1=Aω 2 (サ)(ク)の式より,Qの加速度の大きさ |a|=ω^|x| αが最大となるのは|x| が最大,すなわち x=±A のときである。 よって点 Q1 Q2 (シ)Qの加速度の最大値は |a|=ω'×A=Aω2 cos ②2単 は,等 する。 3 単 2π (ス) A (セ)「T= -」 より 周期は 2π さの最 W w 12.0- 11.01.0 加速 2 ここがポイント 177 単振動の式を整理しておく。 変位 「x=Asinwt」, 速度 「v=Awcoswt」, 加速度 「α=-Aw'sin wt」 解答 (1) x=4.0sin 0.50t と単振動の変位の式 「x=Asin wt」 の係数を比較し て振幅 A=4.0m, 角振動数 ω=0.50rad/s よって, 時刻 t [s] における速度v [m/s] は wcoswt=4.0×0.50cos0.50t=2.0cos0.50t また、時刻 t [s] における加速度 α 〔m/s'] は小 a=-Aw'sinwt=-4.0×0.50'sin0.50t=-1.0sin0.50t ...... ...② (2) 速度が最大となるのは ①式より0.50t=2πn(nは整数)のときである。 このとき x=4.0sin2zn=0m mos.0=1 良 a=-1.0sin2mn=0m/s2 0 ALEXS 02. 3л (3) 加速度が最大となるのは②式より 0.50t= +2n (n は整数) のとき 0.8 2 01 A 大 である。 このとき m08.0-0.10.0- 0.P 13 x2=4.0sin 2 -= (u2 2\m 08.0 +2rn = -4.0m S (o 13 v=2.0cos 2 in)=0 +2=0m/s Ma.1-09