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物理 高校生

ここにある問題の回答がないので教えて頂きたいです (自己採点)

(2) 底面積S[m?], 高さ h [m]の円柱状の物体を水(密度p[kg/m))に浮かべたところ, 物体の3分の1が水面より上に出て浮かんだ。重カ加速度の大きさを g[m/s?]とすると。 このとき物体の底面が受ける水圧は28hgであり、物体にはたらく浮力の大きさは | 29 Shg である。また、物体の重さ(重力の大きさ)は物体の密度po[kg/m?]を用いて 表すと。 30 pを用いて表すと 31|となる。この物体に手でカを加えて全体を水面より下に沈めたと き,浮力の大きさは| 32( Shg なので,手が押すカの大きさは また。その状態から、手を離した瞬間の加速度は 34|gである。 Shg であるので、物体にはたらく力のつりあいより, この物体の密度poは 33|| Shg である。 の;の のp ® jo。 @ jp。 @ p。 2 3 手を離した後、物体が上昇し、もとの浮いていた位置に戻るまでの運動は の 等速直線 ② 等加速度直線 加速度がだんだん大きくなる ④ 加速度がだんだん小さくなる 35 運動である。 4.次の (1)なめらかで水平な床上の重さ 1ON の物体に,水平から 30°上向きに 4.0Nの力を加え続 けて、床にそって 2.0m 動かした。この物体に対し,加えたカがした仕事は 36 J, 重力がし た仕事は 37J,床が及ぼす垂直抗力がした仕事は 38Jである。 の -20 2 -2.0×10° ③. ④ 2.0 ⑤ 3.5 6 6.9 の 4.0 ③ 8.0 © 20 0 2.0×103 にあてはまる数字·記号を選択肢O~0から選び、記号で答えよ。【思考·判断·表現】(2点×15) 4.0N 130° 2,0m 0 2,0 (2) クレーンが質量5.0kg の物体を一定の速さで 10秒かけて 20m持ち上げた。重力加速度の大きさを9.8m/s?とす る。このクレーンの仕事率は である。同じ物体を,手でハンドルを回すと持ち上げられる道具を用いて同じ高さまで持ち上げる。このとき,回すには「ON の力が必要であった。このとき手を動かした距離は の 4.9 2 9.8 ③ 49 ④ 98 ⑤ 2.0×103 6 4.0×103 ⑦ 9.8×103 2.0×T0--9-4.0×+0° 白9:8×+03 39|| wである。また,この物体を速さ 4.0m/s で持ち上げるときの仕事率は| 40W 410 m である。ただし、道具の質量や摩擦は無視する。 (3) 速さ 2.0m/s で進む質量2.0kgの物体の運動エネルギーは 6.0N の力を加え続け, 1Om移動させた。 このときに物体にした仕事は 440Jに変化し, 速さは の -64 2 -60 ② -56 ③ -4.0 ④ 1.0 ⑤ 2.0 ⑥ 4.0 ⑦ 8.0 ⑧ 56 ④ 60 @ 64 42Jである。この物体に運動の向きに 43Jなので、運動エネルギーは 45|m/sに変化したと考えられる。 (4) 重力加速度の大きさを9.8m/s?とする。 地上 4.0m の 2階の床に置いた質量 2.5kg の物体の重力による位置 エネルギーU [J] は, 基準水平面を地面に定めると, 46| J, 2階の床に定めると, 47 J, 地上8.0mの 3階の床に定めると 48hJとなる。 の -2.0×102 ② -98 ③ -10 ④ -4.0 ⑤ 0 ⑥ 4.0 ⑦ 8,0 ③ I0 ④ 98 0 2.0×10° (5) ばね定数 1ON/m のばねに物体をつけ自然の長さから 0.1Om 伸ばす。。この物体がたくわえている弾性力によ る位置エネルギーは 49 Jである。 この状態から, 物体にカを加えばねをさらに 0.10m伸ばしたとき, 物体に した仕事は 50「 である。 ①-1.0 ② -0.20 ⑥ 0.050 ⑦ 0.10 0.15 ④ 0.20 0 1.0 ③-0.15 @ -0.10 ⑤ -0.050 10 010 100 の

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物理 高校生

物理の問題です 解説お願いします

23] 図に示すように,点0を中心とする半径 Rの硬い一様な円板がある。この円板には, 点Aで内接し、点Dを中心とする半径っR に該当する答えの番 次の各設問の B (上から見た図) 点Aで内接し、点Dを中心とする半径↓R の円形の穴が開いている。円板の厚さはd で密度はoとする。 間1 円板の重心の位置は,r=| Tb)]である。ここで,内接点Aを原点 とし点0を通る軸をg軸,これに直交する 軸をむ軸とする。図示する矢印の向きが正である。 R D A (a)|, リ= (横から見た図) (a)の解答群 1 2 R 20 3 0 π 10 4 -R 5) R 24 32 (b)の解答群 2元 10 R 3元 8 R 7 R 7 5 6 (3 R 8 問2 円板は,内接点Aと,y= -Rの線分が円周と交わる点B, Cの3点で、自然の 長さ1,ばね定数々が共に同じ3つのばねで支えられている。ばねの根元は同一水平 面に固定されている。円板が点 A, B, Cで受けるばねの弾性力カは, それぞれ (C)×TgR°dp. ずかに傾く。gは重力加速度の大きさである。 (C), (d), (e)の解答群 ( ×TgR°do, (e]×TgR°doになり, 円板は水平面からわ 7 11 4) 36 8 6 27 1 1 2 1 24 3 4 32 9 3 (8 同3 円板上に1つのできるだけ軽いおもりをのせ, 傾いている円板を水平にさせるた (f)|×TR°dp のおもりを, z=| (. リ=(h)]の位置にのせてや めには,質量 ればよい。 (f)の解答群 3 6 5 (2 8 9 第1編 力学

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物理 高校生

問2がよくわからないです 解説お願いします

23] 図に示すように,点0を中心とする半径 Rの硬い一様な円板がある。この円板には, 点Aで内接し、点Dを中心とする半径っR に該当する答えの番 次の各設問の B (上から見た図) 点Aで内接し、点Dを中心とする半径↓R の円形の穴が開いている。円板の厚さはd で密度はoとする。 間1 円板の重心の位置は,r=| Tb)]である。ここで,内接点Aを原点 とし点0を通る軸をg軸,これに直交する 軸をむ軸とする。図示する矢印の向きが正である。 R D A (a)|, リ= (横から見た図) (a)の解答群 1 2 R 20 3 0 π 10 4 -R 5) R 24 32 (b)の解答群 2元 10 R 3元 8 R 7 R 7 5 6 (3 R 8 問2 円板は,内接点Aと,y= -Rの線分が円周と交わる点B, Cの3点で、自然の 長さ1,ばね定数々が共に同じ3つのばねで支えられている。ばねの根元は同一水平 面に固定されている。円板が点 A, B, Cで受けるばねの弾性力カは, それぞれ (C)×TgR°dp. ずかに傾く。gは重力加速度の大きさである。 (C), (d), (e)の解答群 ( ×TgR°do, (e]×TgR°doになり, 円板は水平面からわ 7 11 4) 36 8 6 27 1 1 2 1 24 3 4 32 9 3 (8 同3 円板上に1つのできるだけ軽いおもりをのせ, 傾いている円板を水平にさせるた (f)|×TR°dp のおもりを, z=| (. リ=(h)]の位置にのせてや めには,質量 ればよい。 (f)の解答群 3 6 5 (2 8 9 第1編 力学

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物理 高校生

【2】の(3)についてです。 ダイレクトに2メートル持ち上げた時と仕事は変わらないという法則は理解しているのですが、【1】の(3)や(6)のように垂直方向にした仕事は0Jというのはどうしてこれには当てはまらないのでしょうか?

[27] 仕事と仕事率 年 【1)カがする仕事◆ 図は, 地点Aから地点Bま で水平右向きに移動する間に, 物体が受けて いた力の1つを示している。その力が物体に 【2】動滑車を利用した仕事◆ 定滑車 図のように,質量 1.0kg の 物体に軽いひもをつなぎ, 動滑車と定滑車を用いて, 地面から高さ 2.0m の地点 までゆっくりと物体を引き 上げる。次の各間に答えよ。ただし, 滑車は 軽くてなめらかに回転するものとし,重力加 速度の大きさを9.8m/s? とする。 (1) 人がひもを引く力の大きさは何Nか。 した仕事は何Jか。 動滑車 10N 1.0kg A- - 2.0m 207 (0x210-20 20N。 X60° 26N N3 60° 半行になる。 長さて2倍、 19.6N y A- 3.0m B v Vl1ox9.8x210=196 Toになる。 10x3.0 =30 う0) 110x9.8×4=4.9 ール 430N 4:9N ポめちゃってる A 10m B 2N 0J (2) 人がひもを引く長さは何mか。 0.5x9.8×メニ19、6 135° 135° 2.0N B ス=4 20m -1,4x20 (28) ー28 そ.0m 6.0N A 3.0m- +B -6.0×3=-18 F18I (3) 人が引く力のする仕事は何Jか。 COS 80°~0 A 2.0NF 0J HB 15m COS 240-0 OJ れ9メ4,0219.6号20丁 イルクトにスれ持ち上げ時と同い (仕事の法則) ○000

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物理 高校生

問題とは直接関係ないのですが、(7)の図のx1→x3→x4で、等速度運動しないのはなぜか教えて頂けませんか? 静電気力が小さくなることで、x1以降は摩擦力が静電気力と釣り合うようになり、加速度が0になることから等速度運動する、という風にはならないのでしょうか?

(1) nまでは等速度運動だから、力がつり合う。点Oから離れるにしたが。、 て左向きの静電気力 qEが増し、それに応じて静止摩擦力が右向きに地」 ていく。やがて、おでは最大摩擦力umg に達する。そこでの電場の強さ E= より 電気 13 静電気·単振動 47 HE 13 静電気·単振動 水平右向きにx軸をとり,原点を0 電場 電場 とする。水平方向に -ax で表される -出mg aq q*a =mg 電場(電界)をかける(xは座標で, aは 図P 正の定数)。そして,水平右向きにベ ルトを一定の速さで動かす。正電荷q は向きを含めて 一g"axと表せる(ばねの弾性力と類似)ので ド=-aqx + mmg ベルト (2) Pはベルトに対して左へ滑るので、動摩擦力は右向きに働く。静電気。 を帯びた質量 mの小物体Pを点Oの位置でベルト上に置くと,Pは F=-aq (x-mg) aq (3) 上式を変形すると ベルトに対して滑ることなく動き始めた。Pとベルトの間の静止摩 これよりPはェ= mg(< x)を振動中心として単振動をすることが aq 擦係数をL, 動摩擦係数を μ(<μ)とし, 重力加速度をgとする。 ベルトは帯電しないものとする。 分かる(復元力の比例定数K=aq)。 もちろん。振動中心で最大の速さとなるので 出mg aq Pはやがて位置:x=(1) ]で滑り出す。 その後のPに働く合力F は,Pの位置xを用いて, F=(2) (4)単振動のエネルギー保存則(Fエッセンス(上)p79)より と表せる。Pはx=bで一瞬 静止した後,左へ戻り, 位置 x2=D (3)で最大の速さ Um=L(4) となる。x=bから x2に至るまでの時間は カ=D(5) である。その 後,Pは x =(6) で再び一瞬静止し, 右へ動くが, x4=(7) でベルトに対して静止し, 再び滑り出すまでには, ベルトの速さを (関西大+大阪大) K(b-xx)?= るV | aq = (b-mg aq V aq m (5) 右端から振動中心に移るまでの時間だから、周期Tの一である。 m- m Vとすると,tz=(8)の時間がかかる。 (6) は左端で、振幅A=b-xだけ、 中心xxの左側にあるので(次図を 参照) =-A= 2xーb=mg なお,(4)は、。=Ao =(bーx)·2x/Tとして求めてもよい。 Level(1), (2) ★ (3)~(6) ★ (7), (8) ★★ ーb aq 会 ( (7) Pは左端から右へ向かって速さを増していく。次図のように, ベルトの 速度Vと同じになるのは, 単振動の対称性から(ベルトに対して滑り始め た)位置xと振動中心をはさんで同じ距離だけ左に離れた位置 xx となる。 Point & Hint 力学としては,ばねに付けられた物体の, 動くべ ルト上での運動と同等である。 自然長 ma P V (2) Pはペルトに対して左へ滑る。 すると動摩擦力 の向きは…。 ベルト V Oms (3)~(6) (2)の合力Fの式から運動 (地面に対する運 動)が確定する。そして,いろいろな量が求められる。ん (7) Pの速度がベルトの速度と一致するのは…。 それまでの運動のもつ対称性 0 を利用したい。 単振動のエネルギー保存則で考えてもよい。振動中心から同じ距離だけ 離れた位置での単振動の位置エネルギーは等しいから, 運動エネルギーが (つまり速さが)等しい。 次図より . = 2xーx= aq mg (2h-) X- = Xー A A 左端 中心 右端 b -V ロー 赤点線は単振動 黒点線は等速V (8) xに達するまでは, Pはベルトに対して左へ滑り, (2)の「Fに従う単振 動であったが、いったんベルトに対して止まると,静止摩擦力に切り替わ り,Xに達するまではベルトと共に等速Vで動く。 ね= 2(x- x) V X-X 2mg ミ) agV

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