高校物理の円運動の問題です。 マーカー引きしている箇所で①に③を代入して整理するとSが求められるのですが、 どのように整理したらこの解答に導けるのかわからずおります。 （その過程がわかりません） そもそも代入箇所は、V2への代入でいいのでしょうか？ 教えていただけると幸いです。

問8-3 右ページの図のように,長さlの糸に質量mの物体を結び、最下点で初速度を 与えた。 以下の問いに答えよ。 (1)糸が鉛直方向となす角度が0のときの糸の張力Sを求めよ。 (2) 物体が1回転するために必要なvo に関する条件を求めよ。 この問題では,物体の高さが変わるため, 物体の速さも変化します。 つまり、この問題における円運動は,等速円運動ではないのです。 等速でない円運動の場合でも基本的な考えかたは等速円運動のときと同じですよ。 (1) は「円の中心方向の力のつり合いを考えて, S=mgcose」としてはダメです。 物体は静止していない、つまり,円運動をしています。 円運動をしているということは,中心方向に加速度が生じていますよね。 加速度が生じているということは,力のつり合いではなく, 運動方程式を立てて考えなければならないということです。 <解きかた (1) 向心力は、張力Sと, 重力の中心方向成分である-mgcoseとの和 S-mgcos 円運動の半径はlなので、運動方程式F=maにあてはめると v2 S-mgcosQ=m ………① F a 献により、 また、物体は最下点から高さl (1-cose) の位置にあるので 力学的エネルギー保存則より 1 mvo=mgl(1-cose) + -mv² 2 位置エネルギー 運動エネルギー 最初の運動エネルギー ・③ 問題文にない』を消去 Onie? ②より,v=vo2-2gl (1-cos) ①③ を代入して整理すると, 求めるSの値は 2 S= mvo l + mg (3cos 0-2) 答 ......④ ちょっと難しく感じたかもしれませんが使ったのは運動方程式 (①式) と, (①式)と、 力学的エネルギー保存則 (②式)の2つで、 ①式が円運動になったというだけです。 「円運動でも使う道具は今までと同じ」と考えておけば怖くはないですよ。

(3)の問(b)で計算してもl=√5^2－0.05^2になってしまって答えが合わないです...。どこの計算が間違っているのか教えて頂きたいです。

【2】 図のように,zy 平面内のx軸上において原点をはさんで0.10m の間 隔をおいた2点 Q1 Q2にそれぞれ q〔C] の正電荷が固定されている。 空 間は真空で, クーロンの法則の比例定数を [N·m²/C^) として,つぎの問い に答えよ。 (1) 原点における電位 V[V] を求めよ。 ⑥ KG-k】 E = Ka KF 2 (2)[C]の正電荷を原点から十分遠い (無限遠としてよい) 2軸上のA 点から0点まで移動させるとき、 外力がする仕事 W[J] はいくらか。 (3) A点におかれた質量 m〔kg),正電荷 Q[C]の第三の粒子に、0点に向け初 速度を与えたとする。 =2K+ (b)もし粒子の初速度が(a)で求めた値の半分であったとすると,粒子は (a) 粒子が0点に到達するための最小の初速度を求めよ。 2k B -0.05m0.05m Q: I Q2 Vo-2 q 点にどこまで接近することができるか。 0点から近接点 B までの距離[m]を求めよ。 (c) (b)でB点に達した粒子のその後の運動を, 句読点を含めて30字以内で説明せよ。 (4)質量 m(kg), 正電荷 g[C]の粒子を原点0からQ2の方向にx[m] 離れた点Cにおく。 (a)点Cの粒子に働く力F[N] はにほぼ比例することを示せ。 ただし, xは0.05m にくらべて十分小さ いとする。 また, Fの向きも示せ。 (b)この粒子が点Cを離れて動きはじめた。 どのような運動をするか。 句読点を含めて30字以内で答えよ。

丸で囲った部分はどこから出てきたんですか？

例題 2.2 2次元極座標系では、 図2.10のように直線 OP 方向を方向,それに垂直な方向を 0 方向と呼 び,それぞれの方向の単位ベクトル er, ee を基 本ベクトルにとる。 これらの基本ベクトルはP の位置が変わると方向が変わるため時間的に変動 2次元極座標と円運動 [9] 方向 y ee P 方向 er To O ・T する. (1)ere の時間変化について der de dee do ee, dt dt dt er == dt (2.33) 図 2.10 が成り立つことを示せ. (2) 等速でない円運動の場合について,質点P の加速度αの成分および 0成分を求めよ. 笑 合 (1) 2つの極座標基本ベクトルを直交座標基本ベクトルを用いて表すと er= cosQi+ sin Oj ee = - sin0i+ cos0j dt したがって der de do (-sin 0 i + cos 0 j) = = -ee dt dt dee de de dt となり (233) が導かれる. at(coshi+sinoj) = -er dt r = rer である. 円運動の場合は (2)2次元極座標での位置ベクトルの表示は r dr/dt=0であるから, 速度ベクトル, 加速度ベクトルは極座標成分で表すと dr der de となる. 2= =r =r dt dt eer dt dv do dea a² 0 a= =r T dt dt dt dt2 2 do d² ==r er+r. dt dt2 ee

2枚目の写真が自分の考え方なんですけどなんで3倍振動と5倍振動にならないんですか？教えてください🙇

引き出す てて音を聞いた。 すごとにBで開 ・振動数は何Hz その後、C 聞こえる音はそ なお、クインケ 16 東海 さがある。た 弦から出る 00Hzのおんさ なりが生じた。 じなかった。 -171 図のように,円筒形のガラス管を空気中で鉛直に立て,その中に 水を入れる。 ガラス管の底と水だめはゴム管によりつながれており, ×180 水だめを上下することにより管内の水位を調整できる。いま,管口 近くにスピーカーを置き, 振動数が450Hzの音を出し続ける。 この状態で管内の水面を管口近くまで上げ, そこから水面を徐々 最も大きく聞こえ, 距離が 55.0cmのときに再び音が最も大きく聞 に下げていくと, 管口から水面までの距離が170cmのときに音が こえた。このとき,スピーカーから出ている音の波長はアcm, 音の速さは m/sである。 ガラス 2 スピーカー 水だめ cmの位置である。ま ここで、管口から水面までの距離を55.0cmに固定する。このと き、管内の空気の密度が時間的に変化しないのは管口から [18 千葉工大] 182 た水面の位置をそのままにして、スピーカーから出る音の振動数を450Hzから徐々に 大きくすると、次に音が最も大きく聞こえるのは,振動数が エHz のときである。 ただし、開口端補正は音の振動数によらず一定とする。 × 189 気柱の振動■図の太さ一様な管は,ピ ストンBを動かして,管口AからピストンBまで の長さを調節できるようになっている。 音源から振動数の音波を出しながら,Bを動かしてをしにしたらよく共鳴した。 続いてBをゆっくり動かしたら,しがのとき再びよく共鳴した。 開口端補正は無 視する。 (1) 音波の波長を, l を用いて表せ。 (2), 音波の振動数をfから次第に大きくしたら, 振動数がf' のときまた よく共鳴した。 4 人をする f'はfの何倍か。 ■さを,m,s 数は変わら 最大) 1 ヒント 185 2 つの経路の経路差は,引き出した距離の2倍ずつ長くなっていく。 186 弦を長くすると, 基本振動の波長が長くなり、 振動数が小さくなる。 187 (4) 振動数が (3)の結果と等しいことを利用する。 188 (ウ) 空気の密度が時間的に変化しないのは、定在波の腹の位置である。 189(2) 気柱の長さが - 波長の何個分かを考えるとよい。 -182

速度の合成の(4)で、CDを求める所からイマイチ理解出来ないので、誰か噛み砕いて教えて欲しいです

1. 速度の合成 図のように、一定の速さで一様に流れる川に浮かぶ船の運動を考える。 船は、静止している水においては一定の速さ vs (vsv) で進み, また、瞬時に 向きを自由に変えられる。 最初, 船は船着場Aにいる。 Aから流れに平行に 下流に向かって距離L離れた地点をB, A から流れに垂直に距離W 離れた地 点をC, Cから流れに平行に下流に離れた地点をDとする。 船の大きさは無 視できるものとする。 C D 川 WW ひろ 三 A M B L (1)地点AとBを直線的に往復する時間 TB を L, vs, v を用いて表せ。 →正 (2) 船首の向きを, AC を結ぶ直線に対してある一定の角度をなすように上流向きに向け, 流れに垂直に 船が進むようにして,地点AとC を直線的に往復する時間 Tc を W, vs, v を用いて表せ。 (3)L=Wのとき, Tc を TB, vs, v を用いて表せ。 また, 時間 Tc と TBのうち長いほうを答えよ。 (4)船首の向きを, AC を結ぶ直線に対し角度8 (80)だけ上流向きに向けて地点Aから船を進めると 地点Dに直線的に到着する。 その後、地点DからCに、流れに平行に進み, 地点Cに到着する。 地 点AからDを経由し Cまで移動するのに要する時間を W, vs, v, 0を用いて表せ。 分解する [21 東京都立大] (4) Ms. M UsW RUSCOSE MS COS Mssing M Ľ 流されてしまう W=uscostAp AからDの時間 W Ł. CAD=COSO CD = (u-ussingtap mussingi Mscost CD=us-utpe と流されたしかり toc= MSCD の時間 M5-1 u-ussing TtAp+toc こ (1-sin) W (Ms-m) Coso W

物理基礎　高一 まるばつ　で答えるんですけど答えわかる人いますか？

3 次の文章を読み、正しい場合には①、間違いの場合は②を選択しなさい。 【思】各1点836 20.S TEST (1) (2) (図(日) 3.0m/sで流れる川の中に流れと逆方向に4.0m/s で魚が泳いでいる。 魚は川の流れる方向に流れている。 t-x 0.0034 を科学表記で表すと034×10-2である。 (0) (3) A君が 5.0km/hで走り、B君は 2.0km/hで同じ方向に同じ場所から走った。 B君からはA君が前方を遠 くに行くよう見える。 (4) エスカレーターが 1.8km/hで動いている。そのエスカレーターを1.8km/h 逆走すると少しずつ前に進む。 (5) 車のスピードメーターは平均の速さがわかる。 ON (6) 次のグラフは①の方が速い。 2 ① 10 位置(m) S 10 10A429.5 J Je\ma! A (8) 時刻(33 (5.0* 時刻 (5) 2 10 (7) 次のグラフでは物体が止まっていることがわかる。 1 速度(m/s) 2 2 2\mOS NN 車 moa & (P) Y a\ms t 時刻 (s) (8) 下の図は等速度運動である。(01) Os 0.10s 0.20s 0.30s 0 2.0cm 5.0cm 9.0cm \mx ta\m0.2 (1 immal 266784\OSAANE (E

この類題1の（1）と（2）どっちも分かりません😭解説をお願いします！ ちなみに答えは（1）はmgtanθ、（2）はmg/cosθです！

sin 30° 式①より、 これを式②に代入して, f2 fz=20Nxcos 30°=17.3... N≒17N 50 30 類題1 傾きの角が0のなめらかな斜面上に質量mの物体 を置き、物体に水平方向の力を加えて静止させた。 重力 加速度の大きさをg とする m (1) 戸の大きさを求めよ。 (2)物体が斜面から受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 ③摩擦が無視できる面を「なめらかな面」という。 第2章 力と運動 57

(3)はなぜ結果的にW/L=Tbなんですか?

41等加速度運動 A....... 必解 1. 〈速度の合成〉 図のように,一定の速さで一様に流れる川に浮かぶ船の運動 を考える。船は, 静止している水においては一定の速さ C D 標準問題 Us (vs>v) で進み, また, 瞬時に向きを自由に変えられる。 最初, W 船は船着場Aにいる。 Aから流れに平行に下流に向かって距離 L離れた地点を B, A から流れに垂直に距離 W離れた地点をC, Cから流れに平行に下流に離れた地点をDとする。 船の大きさは 無視できるものとする。 (1)地点AとBを直線的に往復する時間 TB を L, Us, v を用いて表せ。 Vε 船 A B (2) 船首の向きを, ACを結ぶ直線に対してある一定の角度をなすように上流向きに向け, 流 れに垂直に船が進むようにして, 地点AとCを直線的に往復する時間 Tc を W, us, vを用 いて表せ。 (3) L=W のとき, Tc を TB, us, v を用いて表せ。 また, 時間 Tc と TB のうち長いほうを答 えよ。 (4) 船首の向きを, AC を結ぶ直線に対し角度 0 (0>0) だけ上流向きに向けて地点Aから船 を進めると,地点Dに直線的に到着する。 その後, 地点DからCに, 流れに平行に進み, 地点Cに到着する。 地点AからDを経由しCまで移動するのに要する時間を W, us, v, 0 を用いて表せ。 〔21 東京都立大〕 解 2. <等加速度直線運動と相対速度〉 (1)高速道路を自動車Aが時速108kmで走行している。この速さは秒速何m に相当するか 答えよ。

(2)はなぜTc/Tbになるのですか? どなたか教えてください🙇‍♀️

41等加速度運動 A....... 必解 1. 〈速度の合成〉 図のように,一定の速さで一様に流れる川に浮かぶ船の運動 を考える。船は, 静止している水においては一定の速さ C D 標準問題 Us (vs>v) で進み, また, 瞬時に向きを自由に変えられる。 最初, W 船は船着場Aにいる。 Aから流れに平行に下流に向かって距離 L離れた地点を B, A から流れに垂直に距離 W離れた地点をC, Cから流れに平行に下流に離れた地点をDとする。 船の大きさは 無視できるものとする。 (1)地点AとBを直線的に往復する時間 TB を L, Us, v を用いて表せ。 Vε 船 A B (2) 船首の向きを, ACを結ぶ直線に対してある一定の角度をなすように上流向きに向け, 流 れに垂直に船が進むようにして, 地点AとCを直線的に往復する時間 Tc を W, us, vを用 いて表せ。 (3) L=W のとき, Tc を TB, us, v を用いて表せ。 また, 時間 Tc と TB のうち長いほうを答 えよ。 (4) 船首の向きを, AC を結ぶ直線に対し角度 0 (0>0) だけ上流向きに向けて地点Aから船 を進めると,地点Dに直線的に到着する。 その後, 地点DからCに, 流れに平行に進み, 地点Cに到着する。 地点AからDを経由しCまで移動するのに要する時間を W, us, v, 0 を用いて表せ。 〔21 東京都立大〕 解 2. <等加速度直線運動と相対速度〉 (1)高速道路を自動車Aが時速108kmで走行している。この速さは秒速何m に相当するか 答えよ。

(4)鉛直方向についてなぜ衝突直前を考えるのですか？ 初めの位置での運動量保存則を立ててMVsinα+mv=vyとしてはいけないのですか？

学 21 28 水平な地面上のP点から質量mの 小物体Aを鉛直に打ち上げ,同時に Q点から質量 M の小球Bを打ち出す。 Ba B の打ち上げ角度αは変化させるこQ とができる。 A の打ち上げの初速を v Bの初速をV(>v) とし, 重力加速度をg とする。 地面 P A (1)AがBと衝突しない場合,Aの打ち上げから着地までの時間を求 めよ。 (2)BをAに衝突させるには,角度αをいくらにすべきか。 sinα を求 めよ。 (3) Aが最高点に達したときに衝突が起こるようにしたい。そのために は PQ 間の距離をいくらにすればよいか。 α を用いずに表せ(以下, 同様)。 (4) AとBが最も高い位置で衝突し両者は合体した。 合体直後の速度 の水平成分と鉛直成分の大きさはそれぞれいくらか。 (5) AとBは合体した後、地面に落下した。 P点から落下点までの距 離x を求めよ。 (センター試験)