この問題に関して質問です。 （ハ）の解説で2行目の式から3行目の式にどうすれば変換できまか？ 教えて頂けると助かります

3 重力波はアインシュタインの一般相対性理論により約100年前に予言された, 空間の伸び縮 みが横波として伝わる現象である。 2016年に重力波の初めての直接検出が報告され,現在では世 界的に観測が行われている｡ その基本的な原理はマイケルソン干渉計によるものである。 図のようなレーザー光源を用いた装置で, 光の干渉を利用して微小な距離変化を測定する。 装 置は、真空中にあるとする。 レーザー光源から出た光の進行方向をx軸の正方向に取る。 レーザー 光源は軸上の<0の位置にある。原点Oに軸に対して45°傾けて設置された厚さがじゅう ぶんに薄いビームスプリッターにより、レーザー光は半分透過し、残りが反射する。 透過した光 はそのままぁ軸上を進み, z=L+Xの位置にある鏡1で全反射する。 一方,原点で反射した 光は軸に垂直な方向に進行する。 この進行方向を軸の正方向に取る。 y軸上を進行した光は、 =L+Yにある鏡2で全反射する。 鏡1と鏡2で反射した光は再び原点0で半分に分けられ、 部がy軸上の負の位置にある点Dの光検出器に入射する。 これにより, AOBOD という経路の光 と, AOCOD という経路の光が干渉し、 検出器で観測される。 レーザー光の波長を入とする。 簡 単のため、 透過や反射による位相の変化はないものとする。 鏡の動きは光速と比較してじゅうぶ んに遅く、 入射する光と反射する光の波長は変化しないとする。 以下の問に答えよ。 (イ) 点Dで光が強め合う条件を,L,X,Y, 入および整数mより必要なものを用いて表せ。 (ロ) 鏡2をY = 0 の位置で固定したまま鏡1を X = 0 の位置から軸上を正の向きに距離 α だけ動かした。 鏡1を動かしている間に点Dで光の干渉を観測したところ、 弱め合いが N回 観測され、移動後は,ちょうど強め合っていた。 ① を L, N, 入より必要なものを用いて表せ。 重力波によって空間の伸び縮みが生じると, x,y 軸方向の光路が時間に依存して変化する。 そ こで鏡1と2が微小な単振動をするモデルを考え, X(t) = Acos (wt), Y (t)= Acos (wt+Φ) と表す。 ただし, A > 0, w ①,0≦2とする。 ここでは重力波のやってくる方向に よって決まる定数である。 (ハ) 光路差が時間によらず0となるとき, 重力波は検出できない。 このときの中の値を答えよ。 (-) 光路差の大きさをf(Φ) sinwt + t + 2/2) | の形に表すと、f(Φ) = K sin0 となる。 ただし, K はによらない正の定数である。 K と 0 を、 それぞれL, 入, A, Φより必要なものを用いて表せ。 (ホ) さまざまなの値に対するf(Φ) の最大値をL,入, A より必要なものを用いて表せ。 (へ) A = 1 x 10-21L, X = 1 × 10-6mのとき, 問 (ホ)の光路差の最大値をレーザー光の波長 入 の 4 x 10-10倍にするには, Lを何km にする必要があるか。 有効数字1桁で答えよ。 実際の重力波干渉計では、図のような装置にさらに鏡を追加してレーザー光を往復させ、 実効 的な光路長を長くする。そのため、実際の装置の大きさは,問(へ)のLの値より小さい。 201 w710-al 532 9 X 3275 6 IT レーザー光源 200 #31 37 エイ 37 L+Y [D 鏡 2 ビームスプリッター 鏡1 = Bª L+X 光検出器 Acasat sma -A sinut eard + Ato sulle Ksmo smot cov? + covul sm f v/ - In 4. JA 27-

張力はTということはわかるんですけど、Nってどういう意味の英語の頭文字？なんですか？💦

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。 棒AB にはたらく力は図のようになる。 並進運動し始めない条件より NA-TBcOS 30°= 0 TA + Tsin 30° - 6.0 = 0 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 用 (34 TB sin 30°× 21 - 6.0 × l = 0 ‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒‒ ...... ② 2 (1)③式より TB = 6.0N (2) ②式より TA = 6.0-TB sin 30°= 3.0N thats @PENUED TH as SC (3) ①式より NA=TEcos30°= 6.0×15.2N C TA A ①1 NA 0 TB (as) TB sin 30° 30° TB COS 30 B I 16.0N 点Bのまわりの 力のモーメント を考えてもよい。 ATC1DS

この問いの解説部分が全く何言ってるのわからないので教えていただきたいです。 台とともに運動するっていうのは台に乗ってる観測者だと思っていいんでしょうか？ それから、「よって〜〜、水平成分は同じになる」 と言う部分がなぜそうなるのかわかりません。

図3のように, ストッパーを取り除いて台の固定を外し,台が静止している状態で質 小球は AB部分を速さ2√gr で運動し, 小球が点Bを通過すると,台は右向きに動き 量mの小球を台の上面AB部分に置き, 右向きに初速を与えると, 台は静止したまま、 はじめた。その後、小球は点Cを通過して台から上方に飛び出した。 水平面 一 小球(m) A 2√gr 0 B 図3 r 台 (3m) C DA 問6 小球が点Cを飛び出すときの台の速さと小球の速さをそれぞれ求めよ。 H

hを写真三枚目のようにしたのですが、答えは公式2を使ってました。距離=速さ×時間は上から見た場合は等速直線運動だけど横から見た場合、投げあげ運動だから使えないのですか？

6* 水平な床面上で鉛直な壁よりだけ離れた 点Aから, 壁に向かって初速 vo, 角度0で 投げた小球が, 滑らかな壁面上の点Bに衝 突してはね返り, 最高点Hに達した後再び 床に落ちた。 衝突の際の反発係数をe とし, ひ 重力加速度をg とする。 (1) 小球が投げられてから壁に衝突するまで の時間tはいくらか。 衝突した点Bの高 さんは,床からどれだけか。 (2) 小球が投げられてから最高点Hに達するまでの時間はいくらか。 また, 点Hの高さH は, 床からどれだけか。 (3) 最高点に達する前に壁に衝突するためにvo が満たすべき条件は何 か。 (4) はね返った小球が床上に落ちた点は, 壁からどれだけ離れた距離に あるか。 (宮崎大+ 神奈川工大) DOD 12 剛体のつり合い 力学 9 床 A の一 H 壁 上・下のつり合い 力のつり合い [ ・左右のつり合い 力のモーメントのつり合い… 反時計回り=時計回り B 力を,直角をなす2方 向に分解して扱う。 0.4m

（1）が分かりません なぜ糸の傾きより電車の加速度が左向きですか？ そして（4）でなぜ張力は関係ないのか分からないので教えて欲しいです

■/s? (3) 等速円 より α = 0.50×4.0²= 8.0m/s² 基本例題 13 慣性力 一定の大きさの加速度αで進行中の電車の天井から 質量mのおもりを糸でつるした。 電車内の人には,糸 が鉛直方向から角度0傾いて静止しているように見え た。重力加速度の大きさをgとする。 (1) 電車の加速度の向きは右向きか左向きのどちらか。 (2) tan の値を求めよ。 解答 (1) 糸の傾きより慣 性力の向きは右 向きである。 よ SA よってω^2=36 ゆえにω'=6.0rad/s (3) 糸がおもりを引く力の大きさSをm, g, a を用いて表せ。 (4) 突然糸が切れた。 電車内の人から見ると, おもりの軌道はア~ウのいずれか。 [0]] 指針 電車に乗った観測者から見ると, おもりには慣性力がはたらいているように見える。その 向きは、電車の加速度の向きと反対である。 糸が引く力 Scoso 慣性力 ma NU って, 加速度の 向きは左向き。 Ssin (2) 電車内の人から 見ると,重力, 重力 mg 糸が引く力, 慣性力の3力がつりあ っているように見える。 力のつりあ いより >>51,52,53,54 人 水平方向 : Ssin0-ma=0 鉛直方向: Scos-mg=0 sin a ① ② 式より tan0= COS O g (3) 糸が引く力の大きさは三平方の定理より S=√(mg)²+(ma)²=m√√g²+a² ④ 電車内の人から見ると, おもりは重力と 慣性力を受けて運動するように見える。 したがって, それらの合力の向きに、 等加 速度直線運動を行う。 よってイ 2

単振動の公式についてです。 変位の距離は、この公式だと、図の紫の部分ではなく緑の部分になるのではないでしょうか。 どうして紫の部分になるのでしょうか。

単振動の公式 その2 速度 ③ [rad/s] の等速円運動を,x軸上に投影した運動が単振動。 位 x = A sinwt 〇円運動 v=Aw cos wt 2 ■速度a=Aw' sin wt 円運動では v = Aw 円運動では a=Aw2 O wt A w=角速度 (11 1秒で移動する 角度 V: ●単振動 ▲x [m] A a: Au² sinut =w²³x O ^= Aust -A

解説(2)の赤四角、✖️2はどこから来たのでしょうか、、

円筒容器の上端近くで, 振動数 500Hz のおんさを鳴らしなが 端から水面までの距離Lが, L=16.4cm, L2=50.2cmのときに ら容器Aを下げて, 円筒容器内の水面の位置を変えたところ,上 共鳴がおこった。次の各問に答えよ。 (1) cm か。 次に共鳴がおこるときの,水面までの距離は何 (2) 音の速さは何m/s か。 (3) 開口端補正は何cmか。 指針 (1) 開口端補 正を考慮すると, L2-L が半波長の長さに相当す る。 次に共鳴がおこるの は、水面までの距離が, L2 から半波長だけ長く常 なったときである。 (2) 「V=fa」を用いる。 4x SHOGHLA9. Janu (3) 開口端補正をxとすると, 4(L1+⊿x) =入 である。 Tr L 基本問題 378 A 2- 2011 V=fd=500×0.676=338m/s 2.S 解説 (1) 入/2=L2-L=33.8cmであり, 次の共鳴点 L3 は, L=50.2+33.8=84.0cm (2 03382-0.676mであり、音の速さは, (3) 開口補正 4x[cm] は、 図 3 音x=ーム=1×67.6-16.4=0.5cm 2\m BOTT* (D Point 開口端は厳密には腹ではないので =4L とするのは誤りである。 -閉管

運動量ベクトルPを使用して、力ベクトルFを表すと、どうなりますか？ express force F vector using momentum vector p.

力学的エネルギー保存の法則の問題です。 (1)までは分かったんですが、 (2)の法則の式を立ててから、なんで次にそうなるのかが分かりません。教えて貰いたいです！

2\m 1.01 12.0m 発展例題12≫ ばねと力学的エネルギー保存の法則 ばね定数kの軽いばねに質量の無視できる皿をのせ, 図(a)のように鉛直に立てる。 図(b)のように,質量mの 物体を手でもって皿の上にのせ、急にはなすと物体は振 動を始めた。 重力加速度の大きさをgとして,次の各問 に答えよ。 (1) 物体が最下点にきたとき, 物体ははじめの高さか ら距離x 下がっていた (図 (c))。 x。 はいくらか。 指針 物体は重力と弾性力だけから仕事を され、その力学的エネルギーは保存される。 (1) 最下点での物体の速さは0である。 (2) 物体の速さが最大となるとき, 運動エネル ギーも最大となる。 そのときの位置を求める。 解説 (1) はじめの皿の位置を高さの基 準にとる。 図(b)の位置と図 (c) の位置とで,力 学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 BALL 0=-mgx+ mx02+=kx2 +1/2/kx (a) (b) (2) 物体の速さが最大となるのは,はじめの高さからいくら下がったところか。 JANU |00=(1/kxo-mg) xo 2mg k 発展例題 13 2 図のように 水平の Xo=0, 摩擦のある斜面上の運動 6. 力学的エネルギー 77 000000 発展問題 162 TOT) 000000 000000円 x=0 は解答に適さないので, xo= 新日 2 PROREK 25/mv² = -1/2 k (x-mg ) ² + m² g ² (8) k 2k vが最大値をとるときのxは, この式が最大値 をとるときの値であり, x=- tar 152mg (c) (2) 距離x下がった位置での物体の速さをvと する。図(b)の位置とこの位置とで,力学的エ ネルギー保存の法則の式を立てる。 1 1 0=-mgx+1/2mv²+1kx2 ³²3 (1) mg k xo 2 th th 2 p > ■発展問題 161, 165 Ear NIK 第Ⅰ章 力学Ⅰ

この問題の（5）の解説の下線部が分かりません。 教えて頂きたいです。

5 気体の状態変化 ・ 熱効率 Anun 円筒容器にピストンで単原子分子理想気体を封じ、容器内外の圧力を1.0×105 Pa, 気体の温度を3.0×102K, 体積を 2.0×10-3m² とした。 このときの気体の状態をA として、次の手順で気体の状態を変化させた。 過程Ⅰ ピストンを固定したまま気体に熱量を与えたところ,気体の圧力は 2.2×105Paになった (状態B)。 過程Ⅱ 次に,気体の温度を一定に保ちながらピストンをゆっくりと操作したと ころ,気体は 3.5×10℃Jの熱量を吸収し、 圧力が1.0×10 Paにもどっ た (状態C)。 状態Cで気体を放置したところ、 気体はゆっくりと収縮し、 状態Aに もどった。 過程ⅡI (1) 過程IⅡI→Ⅲの変化を、横軸に体積V, 縦軸に圧力をとったグラフと, 横 軸に温度 T, 縦軸に体積Vをとったグラフに示せ。 なお, グラフには変化の 向きを示す矢印を入れ, 状態 A~Cでの横軸と縦軸の値を明記せよ。 (2) 各過程での気体の内部エネルギーの変化 401 〔J], 4U [J], ⊿Um [J]を求めよ。 (3)各過程で気体がされる仕事 W 〔J〕, WⅡ [J], Wm [J]を求めよ。 (4)過程IとⅢで気体が外部から吸収する熱量 Q1 [J], QⅢ [J]を求めよ。 (5) この1サイクルにおける熱効率を求めよ (分数で答えてよい)。 20 8