静止摩擦力＜最大静止摩擦力が成り立たないといけない理由？自分でも調べたりしたんですけどあんまりわからなくてわかりやすく教えて欲しいです😭😭

[解説] 102 第1章 力学 55 回転円板上の小物体のテーマ - 等速円運動に必要な力 ( 向心力) 静止摩擦力のはたらく向き (1) 小物体にはたらく摩擦力は,等速円運 動の向心力なので、大きさはmrω'で, 向きは円の中心向きである。・・・答 小物体が等速円運動するためには、 小物体に対して、常に中心に向くカ をおよぼす必要がある。 この力が向 心力であり、本問の場合, 静止摩擦 (2)小物体が円板上を滑らないためには 静止摩擦力≦最大静止摩擦力 →限界の 力がこの力に相当する。 (向心力) が成り立っていればよい。 したがって mr w²≤μmg ここで,ω=(一定) での範囲を聞か れているので rs- mg 2 答 向心力 |速度 Itnic W (3)(2)と同様に考えて mr w² ≤μ mg ここで,(3)ではr= (一定) でωの範 囲を聞かれているので 仮に, 小物体に向心力がはたらいてい ないとすると, 小物体は速度の向きに 進んでしまい、等速円運動できなくな るよ。 μg w r 物体を円 まさかだけ させるのに不 小物体が滑らないということは,小物体には たらく静止摩擦力が最大静止摩擦力μNに 至っていないということだね。 56 円すい振り子のテーマ → 速度にがり出す • 向心力を用いた運動方程式による解法 遠心力を用いた力のつり合いによる解法 糸の張力の大きさをS, おもりの速さ を”とする。

225番（2）はAsinωtではダメなのですか？

(カ) (キ) 等速円運動の回転角に相 各式は、初期位相が0の場合を示している。したがって、 初期位 相が6のとき、時刻 t における位相は wt+0 となる。 225. 単振動の式 運動の射 の 60 360 W 解答 (1) 2 [rad/s] (2) x=Asin2πft 〔m〕 (3)=2f Acos2ft[m/s] (4) 2πfA [m/s] (5) 4A (m/s²] 単振動における変位の式は、 初期位相が0のとき, 角振動数を ● とすると,「x=Asinwt」 と表される。 また, 振幅をAとすると 速さ の最大値は 「v=Aw」, 加速度の大きさの最大値は 「a=Aω^」 となる。 解説 (1) 角振動数 [rad/s] は, 周期 T [s] を用いて, w= =2と表 T T = される。 「-1」の関係を用いると, 22〔rad/s] W= (2) 原点を正の向きに通過する時刻をt=0とし ており、初期位相は 0 である(図)。 求めるxの 式は(1)の x=0.50mで また、物 6.0sで単 トグラフは 単振動 30 (1) ◎角振 には、 をする で、F 振動 ある。う。 説 I ○初期位 W= と、変位の

ヘ解説お願いします ヘは解説にどちらのコイルも電流が増加すると磁束が正の向きに増加するとあるのですが、それなら誘導起電力が逆向きに働いてマイナスかなと思ったんですけどプラスでした。

142023年度 物理 4 図1のように, 環状の鉄心に巻き数 N1, 自己インダクタンス Lv 工学院大-S日程 巻き数 電圧は,V=Vosin(wt) である。ここで, Vo およびωは正の定数であり, V, は図1の点Bに スをMとする。 一次コイルには交流電源が接続されており、時刻において一次コイルにかかる N2, 自己インダクタンスL2の二次コイルが巻かれている。 2つのコイルのタン イルに流れる電流 および二次コイルに流れる電流I2 は, それぞれ図1の矢印の向きを正とす おり 発生する電圧を V2 とする。 ここで V2 は, 図1の点D に対する点Cの電位を表す。 一次コ 対する点Aの電位を表す。 また, 二次コイルにはスイッチSと抵抗値 Rの電気抵抗が接続されて 一部の矢印の方向を る。磁界 磁場) は鉄心の内部にのみ発生するものとし、 図1の鉄心内部の知 正の方向とする。 以下の問に答えよ。 ただし、 [I] スイッチSが開いた状態を考える。 AI AI At 句を磁界の は、電流の単位時間あたりの変化量を表す。 (イ)V1,1, Lより必要なものを用いて表せ。 At 11周期分の波形が図2に示されている。 図中のTは周期を表す。 電流 の波形の概形 として適切なものを図2の (a) ~ (d) の中から選んで答えよ。 (ハ) 問 (ロ)で選択した波形に対応した数式として適切なものを次の中から選んで答えよ。ただ Iは正の定数とする。 (a) I = Iosin (wt) (d) I1 = Iosin (wt+m) (b) I₁ = 10 sin (wt +7) (e) = Iosin (wt) [II] スイッチSが閉じた状態を考える。 V2 (c) Iv=Iosin| sin (wt - 1/2) (V1, V2 およびそれらの比を,鉄心を貫く磁束の単位時間あたりの変化 A V₁ より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 At ,N1,N2 (ホ) 電気抵抗の消費電力の時間平均を有効数字3桁で答えよ。 ただし, Vo = 10V, L1 = 0.565H, L2=0.141H,M=0.283H,Ni=600,N2=300,R=100Ω とする。 (VV2は,自己誘導と相互誘導の両方の影響を受ける。 それぞれをI1,12, L2, M より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 Al₁ Al₂ At At 1, 工学院大 S Jan 02 すべて まか B N₁ 鉄心 5000000 O V2R D (a) I, (b) 0 (c) 一次コイル 次コイル 1, (d) N2 図1 T/2 'T t 図2

エの問題について質問で、答えは④なのですが、コイルが運動する場合でも、単位面積当たりの磁束の変化量から誘電起電力がわかると思ったので①が正解と思ったのですがなぜ違うのですか？？

I の解答群 ① コイルが運動する場合でも棒磁石が運動する場合でも,コイルに生じる。 一起電力は自由電子が磁場から受ける力, あるいは,ファラデーの電 導の法則のどちらでも説明できる。 止してい ② コイルが運動する場合でも棒磁石が運動する場合でも,コイルに生じる 起電力はファラデーの電磁誘導の法則では説明できず, 自由電子が から受ける力によって説明される。 ③ 棒磁石が運動する場合はコイルが運動する場合とは異なり、コイルに生 じる起電力は自由電子が磁場から受ける力によっては説明できず,71 ラデーの電磁誘導の法則によって説明される。 ④ コイルが運動する場合は棒磁石が運動する場合とは異なり、 コイルに生 磁場から受ける力によって説明される。 じる起電力はファラデーの電磁誘導の法則では説明できず, 自由電子が

(1)のマーカーを引いているところの意味が分かりません。説明お願いします。

例題③ コイルと抵抗を含む回路 右の図のように, 内部抵抗が無視できる 起電力Eの電池, 抵抗のない自己インダク タンスLのコイル, 抵抗値の抵抗がある。 図の矢印の向きの電流I を正,Iの向きの コイルの起電力を正の向きとして次の問 いに答えよ。 E S (1) スイッチSを入れた直後, コイルを流れる電流I, コイルの自己誘導によ る起電力 V, 抵抗の電圧 V をそれぞれ求めよ。 (2) 十分な時間が経過したときの I,V, V, をそれぞれ求めよ。 指針 (1) スイッチを入れた直後, コイルを流れる電流は0。 (2) 十分な時間が経過し, 一定の電流が流れているときは,コイルの誘導起電力は0。 解 (1) スイッチSを入れた直後のコイルの電流は, 直前と等しいから,I=0 キルヒホッフの第2法則より, E+V=rI| よって、V=-E p.261 式 (12) また, オームの法則より, Vr=rl=0/ (2) 十分に時間が経過すると, 4I = 0 となるので, AI 「V=-L-」 より,V=0 At p.307式 (6) r スイッチ スイッチ を入れる を切る キルヒホッフの第2法則より,E+V=rI よって, I= また, オームの法則より, Vr=rl=E 類題3 p.308 図16の回路で,Eは起 電力1.5Vの内部抵抗の無視できる電池 Lは自己インダクタンス 0.30Hのコイ ル, R と r はそれぞれ抵抗値が20Ωと 20Ωの抵抗とする。 図16の矢印の向 きの電流を正とし, コイルの自己誘導に よる起電力 V (点aに対する点gの電位), Io

この問題で誘導起電力が解答解説にある通りになる理由が分からなので解説をどなたかお願いします🙇‍♂️

178 2023年度 物理 [II] つぎの文の 法政大 2/14 法政大 - 2/14 2023年度 物理 179 に入れるべき数値を解答欄に記入せよ。 抵抗1の電圧降下V の実効値は. (g) 度となる。 (f) Vとなり, Vac と Vの位相差は コイル1 コイル2 電池を使ってスマートフォンを充電する場合など, 電圧を上げる昇圧が必要と なる。 コイルを用いた昇圧の原理を、 図2-1を用いて考えてみよう。 ただし、 コイル1とコイル2. コイル3とコイル4はじゅうぶん長い鉄心に密に同じ向き に巻かれ、2つのコイルを貫く磁束は等しいものとする。 また, 電池1の起電力 を1V, コイル 1. コイル2の自己インダクタンスを1mH, コイル1とコイル 2の相互インダクタンスを1mH 抵抗1の抵抗値を100Ω とする。 最初は全て のスイッチを開き, コイルに流れている電流は0とする。 S1 S6 S3 S2 S5 (i) 図2-1の回路において, 抵抗1に電池よりも高い電圧を加えるため、つぎ のようにスイッチを操作する。 まずスイッチS1およびS2を閉じコイル1に 電流を流す。 S1 S2を閉じてから1ms後にコイル1を流れる電流は (a) Aとなる。 S1 S2を閉じてから1ms後にS2を開き同時にS3を 閉じる。 このとき, 抵抗1の両端の電位差は (b) Vとなり 電池の起電 力よりも高くなる。 じゅうぶん時間が経つと, 抵抗1の両端の電位差は (c) Vとなり低下する。 (ii) このため,いったんS3 を開き, (i)と同様にS1とS2を閉じたのち, S2を 開き同時にS3を閉じる。 これを繰り返すことで抵抗に加わる電圧を電池の起 電力よりも高くすることができる。 (ii) いったん全てのスイッチを開き, S4を閉じることでコイル1およびコイル 2 を直列に接続する。 このときのコイル 1. コイル2の電流は0とする。 この 直列接続されたコイルの自己インダクタンスは (d) mHである。 この状 態でS1, S5を閉じる。つづいて1ms後にS5を開き同時に S6を閉じる。 このとき 抵抗1の両端の電位差は (e) Vとなる。 電池1 S7 図2-1 コイル3 コイル4 抵抗 1 V. 交流電源1 ~ Vac 交流電圧であれば変圧器 (トランス) を用いて容易に電圧を昇圧することがで きる。 抵抗 1 (iv) 図2-2において, S7を閉じる。 ここで, コイル 3, コイル4の自己イン ダクタンスをそれぞれ1mH, 100mH コイル3とコイル4の相互インダクタ ンスを10mH 交流電源1の電圧Vac の実効値を1Vとする。 このとき, 図2-2

(18)について、t=π/2ωの時のコの字がどこに位置するのかという問題に帰着する所までは理解できるのですが、どこからt=0のとき、コの字はb地点にいたとわかるのですか？自分の見落としだとしたら申し訳ないのですが、この地点から外力を加え始めるみたいな記述はなく、なぜ解説にb... 続きを読む

物理 図2のように、金属の細い棒を曲げて作ったコの字の部分を含んでいる回転子 ABCDEF は,辺 AB と辺 EF を回転軸として磁石の間に置かれている。 辺 CD の長さ は 、 辺BC と 辺 DE の長さはであり,辺CDは回転軸に平行, 辺BC と辺 DE は 回転軸に垂直である。 磁場はN極からS極の向きにかかっており,辺BC, CD, 辺 DE が通過する部分では一様で,その磁束密度の大きさはBである。 点Aと 点Fの間には抵抗値 R の抵抗をつないである。 外力を加えて、 図2に示した矢印の 向きに回転子を一定の角速度w (w0)で回転させると,辺CDに誘導起電力 Vが 生じ,抵抗に電流が流れた。 このときのVの時間変化は図3のような交流となった。 Tは交流の周期である。 ただし, 点Cから点D の向きに電流を流す Vを正とし, Vの最大値を V」 とする。 回転子がもつ自己インダクタンスや抵抗以外の抵抗値, 地磁気は無視できるものとする。 回転子 AQ Bw N S CTB B [E D V Fe -Vi T 図2 T |72 図 3 R 時間 た 6.周って 200

誘導起電力の問題です。 いつ公式のvBlが使えるかの見分けがつきません。 私はBが時間変化している時使えないと思っていました。しかし、例えば左の問題はxごとに変化していて速さがあるので実質的に時間変化しているのではと思っていたのですが、解説ではvBlを普通に使っていました。... 続きを読む

2 (50点) を行う。作品の 図1 (左) のように長方形型コイル ABCD の上辺の中点を糸につなぎ, 辺AB およ び CD が水平方向,辺 AD および BC が鉛直方向となるように天井から静かにつるし た。鉛直下向きにx軸をとり,このときの辺ABの位置を x=0 とする。また x0 の領域において紙面を裏から表へ垂直に貫く磁場がかかっており, 位置 xにお ける磁束密度の大きさは B=bx であり水平方向の位置にはよらない。 ただし, bは 正の定数であり,辺 AB および CD の長さを1,辺 AD および BC の長さをん, コイ ルの質量を m,コイルの電気抵抗をR, 重力加速度をg とする。 時刻 t = 0 において糸を静かに切ってコイルを落下させた。糸の質量や空気抵抗 は無視でき, 運動の過程でコイルが傾いたり,回転や変形をすることはないものとす る。 h t≤0 t> 0 天井 B A 0 C D XC BO x軸 図 1 B C B A D

等速円運動の速度vは v=rωですが、単振動の単元では、速度は v=Aωcosωtとあります。 なんで単振動のところでは、cosωtが付くのですか？

問1(2)右側の金属棒は閉回路ではなく、単位時間あたりに通過する磁束の変化は無いのに、なぜ誘導起電力が生じるのですか？(図参照) 解答はBa²ω/2です。(1)で磁束を求めたんだからそりゃそれ使うだろって思うんですけど、でも理論で納得がいかないです。 問3(1)模範解答に... 続きを読む

Ⅱ 図のように,下向きの磁束密度の大きさがB の一様磁場を考える。この磁場中 に、半径αの円形レール二つを十分離して, 磁場に対し垂直に固定する。 それ ぞれの円形レールの上に, 図のように金属棒をのせる。 金属棒は円形レールと A, A' で接しており,円形レールの中心 0, 0′ の回りを, 自由に回転できるもの とする。 ここで, 円形レールと金属棒の摩擦は無視する。 電線を使い, 図のような 電気回路を作る。 Sはスイッチ, rとRは抵抗値がとRの電気抵抗を意味する。 また,電気抵抗R の両端をC, Dと呼ぶことにする。 右側の金属棒に外力を加え続け, 図で示される方向に一定の角速度で、常に 回し続けるものとする。 円形レール, 金属棒, 電線の電気抵抗は無視するものとし て以下の問いに答えよ。 問1 はじめに,スイッチSを開いておく。 (1)時間 At に右側の金属棒は角度 At だけ回転する。 この金属棒が時間 At に切る磁束を求めよ。 (2) OA間に発生する誘導起電力の大きさを求めよ。 (3)抵抗Rに流れる電流の大きさを求めよ。 また, その方向は 「C→D」, 「D→C」のいずれであるか答えよ。 問2 次に,左側の金属棒を動かないように固定し, スイッチSを閉じる。 (1) O'A'間を流れる電流の大きさを求めよ。 また, その方向は 「O'→A'」, 「A' →O′ 」 のいずれであるか答えよ。 (2) O'A'間に発生する金属棒を回そうとする力の方向は, 右側の金属棒の回 転と 「同方向」, 「逆方向」 のいずれであるか答えよ。 問3 次に,左側の金属棒を自由にしたところ,一定の角速度ω' で回転するよう になった。 (1) O'A′間を流れる電流の大きさを求めよ。 (2) O'A'間に発生する誘導起電力の大きさを, w', a, B を用いて表せ。 ま たこの起電力によって作られた電位は, 0′, A' のどちらが高いか答え よ。 (3) ω' wr, Rを用いて表せ。 3 ◇M4(217-31)