下の問題に置いて、TとμNが、もし等しい関係にあり、糸を引く力を大きくした場合、物体はどのように動きますか？滑りながら傾くのですか？

基本例題22 物体が傾く条件 図のように、質量がm で, 縦, 横の長さがん, lの直方体の一 様な物体を水平であらい床の上に置き, 物体の上端に糸をつけ て水平に引く。重力加速度の大きさをgとする。 (1) 引く力の大きさがTをこえたとき, 物体は床の上をすべる (2) (1)のようになるための床と物体の間の静止摩擦係数μの条件を求めよ。 ことなく図の点Pの位置を軸に傾き始めた。 T を求めよ。 指針 (1) 物体が傾き始めるとき, 物体の底面は床から浮き上がるが, 端の点Pだけは床に接した ままである。このとき、垂直抗力Nと静止摩擦力の作用点は点Pにある。 (2) 傾き始めるときの静止摩擦力Fが, 最大摩擦力μN より小さければよい。 解答 (1) 物体にはたらく力は図のようになる。 物体 は点Pの位置を軸に傾き始めるので,垂直 抗力Nと静止摩擦力Fはともに点Pにはた らく。 点Pのまわりの力のモーメントのつ りあいより mgx/1/13-1 T×h=0 よって 2 (2) 水平方向の力のつりあいより T=mgl 2h T-F=0 よってF=T=mgl 2h 鉛直方向の力のつ りあいより N-mg=0 よって N = mg 物体が床の上をす べることなく傾き 始める条件は F<μN よって したがって μ> mg mgl 2h ĮERTA 2h 1 2 F N <μxmg 9端C棒(1 93- 端に Ch 棒 (2) 9. 水 な お (1 (2

(4)(5)が分かりません。 教えてください🙇‍♀️🙇‍♀️

図に示す点A,B,Cは, 点Oを中心とする半径 [m]の円周上にあり、 ∠AOB=∠BOC=60°である。強さE[Vm] の一様な電場を,半径 OAに垂直な向き,円 の面に平行に与える。重力加速度の大きさをg [m/s ] とする。 450m x 0 $ US DIA & FASCINA J30MROEN (x0)5 ( C B -- CRRHOMBOX 36 VER 60°0 60° A E .0)5 (1) この電場の中で、正電荷q [C] を帯電させた質量の無視できる小球X を, 円周にそって 点Aから点Bまで、外力を加えてゆっくりと移動させる。このとき、外力が小球Xに する仕事 Wi [J] を求めよ。 ][ ]

オについて、模範解答はエネルギーの変化で解いており、自分は相対速度で解きましたが、値が合いません。間違いを指摘してくれると幸いです。

√2x+3 ⑤5 運動量の保存 37. 〈木材に打ちこまれた弾丸〉 図のように, 水平な床上に置かれた質量M 〔kg〕, 長さL〔m〕 の 木材に,質量 m[kg] の弾丸を水平に打ちこむ。 弾丸は木材の中を 水平に進んでいく。 弾丸が木材から受ける抵抗力は、速度や場所に よらず一定として次の空欄を埋めよ。 ただし, 木材と弾丸の運動は 直線上に限られ, 弾丸の大きさは無視できる。 木材を床に固定し, 弾丸を速さ 〔m/s]で打ちこむと, の深さまで進入して止まった。 このとき, 弾丸が木材から受けた力積の大きさはア 〔N･s], 抵抗力の大きさはイ である。 ウ[s] 〔N〕である。よって, 弾丸が木材に進入してから止まるまでの時間は, また, 弾丸が木材を貫通するには, xv以上の速さで打ちこまなければならない。 木材を固定せず, 床面がなめらかであるとき, 弾丸を速さ(H)xvで打ちこんでも木材を貫 通しなかった。 弾丸は,オ×Lの深さまで進入し, それ以降は木材といっしょに一定の 速さ xvで動いた。 カ [ 18 大阪医大 ] m 1749 L 27 M

この142番と143番を解説してほしいです

142 斜面上での単振動 下図のように、傾きの角が30°のなめらかな斜面上で、ばね の下端を固定し, 上端に質量m[kg]の物体Aを取りつける。 次に、Aの上方に同じ 質量の物体Bをのせたところ, ばねが自然の長さよりd[m] だ け縮んでつり合った。 ばねを自然の長さより3d[m〕 だけ押し 縮めて、 時刻 t=0 [s] のときに静かに手をはなしたところ, B はばねが自然の長さのところでAから離れ、斜面をすべり上 がった。 重力加速度の大きさをg 〔m/s'] とする。 (1) ばね定数 [N/m〕はいくらか。 (2) つり合いの位置をx軸の原点にとり、斜面に沿って上向きをx軸の正の向きとす る。 BがAから離れるまでのBの位置 x [m] を時刻t [s]などを用いた式で表せ。 ヒント 140 センサー 41 42 141 センサー 41,44 第43 センサー 41,42 VERM ~0000000 130° (3) Bが離れる時刻はいくらか。 ジャング 143 単振動と重心 なめらかな水平面上で, ばね定数k [N/m〕 自然の長さL [m]の 軽いばねの両端に質量がそれぞれm[kg], 2m 〔kg〕 の小球P, Qを取りつける P. Q に ばねに平行で互いに異なる向きの速さvo 〔m/s] を同時に与えたところ, 重心から 見て P, Q はそれぞれ単振動を始めた。 Vo Vo 1) 最も縮んだときのばねの長さを求めよ。 2) 小球 P Q の単振動の振幅をそれぞれ求めよ。 3) 小球 P Q の単振動の周期をそれぞれ求めよ。 P A mmmm -L- mmmmmm 142 センサー 41,42 Q hy 10 単振動 87

y=Asinωtから変形して行ったら③が出たのですがどうしてですか？答えは①です

**65 18分･12点】 基 問1 木の葉が浮かんでいる水面に,振動数fの波が伝わっている。 木の葉は波の波 長入よりも十分小さいとする。 このとき, 木の葉はどのように運動するか。 2 ① 周期 / で振動するが,波とともには進まない。 ②周期 - で振動しながら速さで波とともに進む。 で振動するが,波とともには進まない。 ④周期で振動しながら,速さで波とともに進む。 問2 媒質の振動がx軸の正の向きに速さ 20m/s で伝わる振幅 A の波(正弦波)を考 える。図は時刻 t=0s における媒質の変位と位置æの関係を表すグラフである。位 置 æ=55m での変位が時間とともにどのように変化するかを表す図として最も適 0.8 当なものを一つ選べ。 SA ③ JARIOA 25 0 An ① ③ Ar AX. 10 20 30 740 50' -10 0 10.5 \1.5 Me Alte form t[s] 1.0 /2.0' -A¹ -AL A ② Ar t [s] 0 -A DIX8 x〔m〕 0.5/ 1.0 1.5/ OIXNE oxo.00 -t [s] ④AF Proche de fer S 0 0.51.0 1.5 2.0 5/-201 t(s) 0 10.5 1.0 1.5 2.0 -A 2.0 ★★

なぜr－aが半径ではないのですか？中心から電荷が溜まっているわけではないと思ったのでそう思ったのですが

36 電磁気 EX 点Oを中心とする半径aの球面上に正電荷が一様に分布し,全体では +Qになっている。 0から距離r (r >α) 離れた位置の電場を求めよ。 解 対称性から電気力線は0を中心として球面 から放射状に出ていく(図a)。 その総本数N は4ヶkQ本であり, 0 を中心とする半径rの 球面上 (表面積S=4πr²) での電場をEとする と, Eは単位面積あたりの本数に等しいから N ArkQkQ E=A S 4πr² この結果は Qをもつ点電荷が0にあるときつくる電場と同じである。それは, まわりの電気力線の様子が前ページの図と同じであることから一目瞭然と言っ いちもくりょうぜん てもよい。 EADERN=0x6x641 対称性! 球面上に一様に分布した電荷は,中心にすべての電荷 が集まったのと同じ影響を周りにおよぼすことが分かる。 ただ,電気力線は放射状に出ていくので球面内の電場 は 0 である。 図b のように, 正反対の位置にある電荷か らの電気力線が打ち消し合うからと考えてもよい。 電位 a Q r. 図 a 図b 7. 一直線上に, 単位長さあたり [C/m] の正電荷が一様に分布している。 の直線から 〔m〕 離れた点での電場の強さを求めよ。

物理の波の振動の問題です。(2)はなぜ音波の振動数は弦の２倍ですか。解答解説を見てもわからないのでもっと具体的な解説がほしいです。🙏🙏

-0.2 速度0になるのは,変位の大きさが最大である点であ る。 したがって 求める点の位置はx=3または9である。 問3 [弦の振動 うなり] 解答 (1) 3 (2) (3 (3) (4 解説 ALERI (1) このとき, 弦の波の波長は21であり,弦を伝わる F 横波の速さは、 v= ✓ 〔m/s] である。 したがって、求める振動数fは, V 1 [Hz] 21 21 V P f= = (2) 弦の振動数と発生する音波の振動数との違いに注意 する。 弦が1回振動する間に音波を2波長分発生する ので,音波の振動数は 2fo [Hz] である。 (3) (1) の状態のとき, おんさの振動数は 2f +3 または 2fo-3である。 張力Fを増していくと, (1) の結果から弦の振動数 は大きくなるので, 弦が発する音波の振動数 2f も大 きくなる。 35 また,この後、うなりの回数が(1) の場合より減るこ とから, 弦の発する音波の振動数とおんさの発する音 波の振動数の差が小さくなることがわかる。 したがっ て, おんさの振動数は2fo+3[Hz] である。 弦を伝わる と 波の速さ v= F は弦の張 v=- F M=& うなりの回 f=lf_ 入 T sol 1404 MNO ya Uzach TANS

なぜr－aが半径ではないのですか？中心から電荷が溜まっているわけではないと思ったのでそう思ったのですが

36 電磁気 EX 点Oを中心とする半径aの球面上に正電荷が一様に分布し,全体では +Qになっている。 0から距離r (r >α) 離れた位置の電場を求めよ。 解 対称性から電気力線は0を中心として球面 から放射状に出ていく(図a)。 その総本数N は4ヶkQ本であり, 0 を中心とする半径rの 球面上 (表面積S=4πr²) での電場をEとする と, Eは単位面積あたりの本数に等しいから N ArkQkQ E=A S 4πr² この結果は Qをもつ点電荷が0にあるときつくる電場と同じである。それは, まわりの電気力線の様子が前ページの図と同じであることから一目瞭然と言っ いちもくりょうぜん てもよい。 EADERN=0x6x641 対称性! 球面上に一様に分布した電荷は,中心にすべての電荷 が集まったのと同じ影響を周りにおよぼすことが分かる。 ただ,電気力線は放射状に出ていくので球面内の電場 は 0 である。 図b のように, 正反対の位置にある電荷か らの電気力線が打ち消し合うからと考えてもよい。 電位 a Q r. 図 a 図b 7. 一直線上に, 単位長さあたり [C/m] の正電荷が一様に分布している。 の直線から 〔m〕 離れた点での電場の強さを求めよ。

この問題の(2)、(3)の考え方が分かりません。 (2)に関してはC'の値までは分かりました。

の誘電 5) の答 竜圧を求めよ。 312 導体板にはたらく力 誘電率∈〔F/m〕の 空中で、右図のようなコンデンサーに電圧 Vo- S -2L d] 3C. M d 2 V[V] の電池を接続した。 コンデンサーの極板は 短辺がL 〔m〕 長辺が2L [m] の長方形, 極板の間隔 はd[m] である。 極板間に何も挿入しない状態でスイッチSを閉じて充電した。その後, Sを閉じたまま、上図のようにコンデンサーと同形で厚さ 4 [m]の導体板Mを極板 間の中央に極板と平行を保ちながらゆっくりと挿入した。 なお,電流が流れることによ る回路での発熱は無視する。 (1) 導体板を x [m] まで挿入したときのコンデンサーの電気容量 C〔F〕を求めよ。 (2) 導体板をx=L〔m〕まで挿入するのに外力がした仕事 W 〔J〕 を求めよ。 (3)導体板を(2) よりさらに微小距離 4.x 〔m〕 だけ押し込むのに必要な外力のする仕事 4W〔J〕 を求めよ。 さらに, x=L〔m] のときの外力の大きさF[N] を答えよ。 (1) (2) コンデンサーの接 +||- サヒ # 北

この問題の(2)は、v＞0で式を立てても解答通りの答えにならないのですがそれは何故ですか？

基本例題15 鉛直面内の円運動 図のように、なめらかな斜面と半径rのなめらか な半円筒面が点Aでつながっている。 質量mの小 球を点Aからの高さんの斜面上の点Pで静かには なしたところ、小球は面にそって運動し,最高点B を通過した。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 点Bを通過するときの小球の速さを求めよ｡ (2) 点Bを通過するために, hが満たすべき条件を求めよ。 計 最高点Bで受ける垂直抗力が0以上であれば, 小球は点Bを通過できる。 答 (1) 点Aを重力による位置エネルギーの 基準とし、点Pと点Bの間で力学的 エネルギー保存則を立てると m-N-mg=0 0+mgh=12ma²+mg.2r よってv=√2g(h-2r) (2) 点Bで小球が円筒面から受ける垂直 抗力の大きさをNとする。 小球とと もに運動する観測者から見ると,点 Bにおいて小球には重力, 垂直抗力, 遠心力がはたらき, これらがつりあ っている。したがって r よって 1² N=m² -mg r 2g(h-2r) ア =m- 58,59,60,61 ・mg 0 B 17 B mg N = ( 27-5) mg N≧0であれば、小球は 面を離れずに点Bを通過できる。 したがって her 5 N= (27-5) mg ≧0 ゆえに 1/2 46 え。 (1) (2) (3) (4) (5) (1) し [ (