物理　光学　の範囲です。問題の答えは出るのですが、「右ページ下のはてなマークが書いてある、t0が最小到達時間であるから時間差は0でよい」の意味が理解できません。 うまく言い表せなくて申し訳ないのですが、教えてくださったら幸いです🙇‍♀️🙇‍♀️

***Exercise 図 を0, 上での光の屈折を考える. 点P (-1, y) から出た光は,原点Oで屈折し、点Q から 波に 制限時間20分 図のように、屈折率 n, の媒質I と屈折率 n2 の媒質Ⅱの境界上に軸をとり フェルマーの原理によるスネルの法則の導出 第1講 ② 2つの原理 PO' O'Q t= + C C 1 + 4x)² + 11 ² + 12 √(x² - 40)² + 1 2- y²² } n₁ 72 に達するとし, 線分OPとy軸のなす角を 01, 線分OQとy軸のなす角を62といて, 4æl, m1, 1, 2, y2に比べて極めて小さい値とし, tの近似値を求める . 2,y2 は正の定数であり, 0000290°である. 4ælを PO′= √(x + 4x)² + y² = √x₁² + y₁² + 2x₁ 4x + (Ax)² 2,y2に比べて極めて小さい値とし, 点O' (4x, 0) を定めれば, 光が点から小項の2乗 (4) は他の項に比べて極めて小さいので無視できる. Qに達する時間 t と, 光が点P から点0を経て点 Qに達する時間もと △t=t-toは0と見なせる. y Y1 Ax O' X2 → O PO√x²+y+2x4x = √x²+ y² ewton の1次近似より、 PO'≒2+y^ 1 + 1 2x4x 2m²+y/2 2x Ax x² + y² つくる (+) αの大きさが1に比べて 極めて小さい場合 (1+α) ≒ 1 + αβ 1 媒質 I x+y/i + AC √x₁² + y₁² Newton の1次近似 Qも同様に近似すれば, T2 媒質Ⅱ 'Q=(2-z)^2+y22≒ x2+222 Ax V2 ここで、 4t=t-to π2 -Y2 x1 ++ 4c+n2 Vπ22+y2 122+y24 (1) このことから、光の屈折におけるスネルの法則, n, sinQ=nsin2 を導け. (√x²+ y²+√x²+ y²) (2) π2 1 Ac Exercise Ans. At = m 2 2+yi + 光が点Pから点Oを経て点Qに達する時間to を求める. 三平方の定理より、 PO= = √√x₁ ² + y² ², OQ = √x²² + y²² が最小到達時間であるから, わずかに屈折点の位置をずらしても到達時間はさして変 わらないゆえに, 時間差4tは微小変位の値に依らず0でよい. 上式より, 真空中の光速度をcとすれば,媒質Iでの光速度は,媒質Ⅱでの光速度は一 21 2 =n2 112 2+ y VIz2+y2 て, ここで、入射角と屈折角の定義から, T2 PO OQ C C to = + = ± ± (m₁ √x² + y² + n₂ √x² + y² 1 2 sin 6 = sin02= n n2 同様に,光が点Pから点0′を経て点Qに達する時間tは, 以上より, スネルの法則 n, sin ₁ = n₂ sinė₂ が導かれた. 58 50 59

(5)の解答の別解のところで弾性衝突とみなしているのですが、エネルギーが保存すれば使っていいのですか？

11 静電気・保存則 +Q [C] を帯びた質量 M, Q M [kg] の粒子Bが, x軸 上の点Pに静止している。 また,+α 〔C〕を帯びた質 m,q A Vo Bx 37 P 量m 〔kg〕の粒子 A が最初, B から十分離れた位置にあり, x軸上正の 方向に速度vo [m/s] で動いている。 クーロン定数をk [N·m²/C2] と し, 重力や粒子の大きさは無視できるものとする。 粒子Bが点Pに固定されている場合について AB間の距離の最小値ro 〔m] を求めよ。 AB間の距離が2ro 〔m〕 のときのAの速さ [m/s] を求めよ。 (3)Aの加速度の大きさの最大値 amax 〔m/s2〕 を求めよ。 dź に粒子Bがx軸上を自由に動ける場合について, AがBに最も近づいたときの, Aの速度u [m/s] を求めよ。 ま た,AB間の距離 1 〔m〕 を求めよ。 その後AとBは互いに反発し遠ざかる。 十分に時間がたった後 のAの速度v [m/s] を求めよ。 (岡山大)

単原子分子気体なのになぜこの答えなのですか？2/3 Rを使わないのですか？

【物理 必答問題】 3 次の文章を読み,後の各問いに答えよ。 (配点 20 ) 図1のように,大気中で水平な床に固定された上面が水平な台があり、上面に断面積 のシリンダーが固定されている。 シリンダー内にはなめらかに動くことができるピストンに よって単原子分子理想気体が封入されている。 シリンダーとピストンはともに断熱材で できている。 シリンダー内にはヒーターが取り付けられていて、 気体Gを加熱することが できる。 ピストンには伸び縮みしない軽い糸の一端が水平につながれ, 糸は台の端に設置さ れた軽くてなめらかな滑車にかけられて, その他端に質量mのおもりがつり下げられてい る。はじめ、シリンダーの底面からピストンまでの距離と、床からおもりまでの高さはとも にしであり、気体Gの圧力はか絶対温度はTであった。このときの気体Gの状態を状態 1とする。大気圧をが、気体定数を R, 重力加速度の大きさを」とする。ヒーターの熱容量 や体積,シリンダーやピストンの厚さ、およびおもりの大きさは無視できるものとする。 シリンダー ZART 8 糸 G 滑車 ピストン 台 ヒーター I m 3 R T s おもり I my PinRT RT 下 対 床 図 1 2PSP 問1 気体Gの物質量を,か,S,L, R, T を用いて表せ。 3RT 問2 を, po, S, m, g を用いて表せ。 →mg POS Pi = Po - my PiS+mg=Pos P18=P08- - 9

物理力のモーメント F2cosθが力のモーメントの回転に無関係なのは何故ですか？？

1 32 右ページ上図のような質量m の一様な長方形の板にFF2 の力がは 考えます。 このとき、ちょうど床からの抗力は0になっているとします。 点を中心とする左回りのモーメントを求めましょう。 この問題では力がいろいろな方向に向きすぎているので, 鉛直方向と水平方向に分けましょう。 力がはたらく こうすると,回転に関係する力はFicose, Fisin0, F,sine, mgの 4つを考えればよいとわかりますね。 たときの左 のぞ 考えましょう。 それでは, 0を支点として,どちら向きに回そうとしている力なのかを考えましょう。 Fcoseは右回り, Fsin0は右回り, mgは左回り, F2 sin 0は右回り というのがわかりますね。 えると そして次は「力を分解する」か 「力を移動する」 かのどちらかを考えるのですが、 最初に力を垂直に分けてかき直したのですから、また分解するのはおかしいですね。 そこで「力を移動する」 方法で求めてみましょう。 左回りのモーメントを正とすると mg・2b-Ficos ・a-F1sin0 b-F2sinθ・4b 入り組んだ問題でもモーメントを求められましたね。 一般に、力が入り組んでいるときは、 まず垂直な2方向に分解してからモーメン トを考えると解きやすくなります。 また,モーメントに関して苦手意識のある人は ・棒の問題のときは力を分解して、うでの長さはそのままで掛ける ・板の問題のときは力を移動して,カに垂直なうでの長さを掛ける というように剛体別に解法を分けると解きやすいかもしれません。 これらのコツも覚えておくといいでしょう。

電磁気 （I）の考え方を教えてください

IS 図1のように、起電力E [V], 内部抵 抗r [Ω] の電池Dに内部抵抗rv [Ω]の電 圧計 V を接続した。 このときVが示す値 は、ではなく、 (1) [V]である。 そこで電池Dを, 図2のように, 電池 Eo, 抵抗線 AB, 検流計 G, 既知の起電力 Es [V] をもつ標準電池 Es およびスイッチ S, S2 を組み合わせた回路に接続した。 AB は太さが一様で,接点Cの位置は調整で き, AC間の抵抗値が読み取れるように なっている。 S, を開いたとき, AB に流れ る電流をI〔A〕 とする。 S を閉じ, S2 を① に入れた状態でGに電流が流れないよう にCの位置を調整したときのAC間の抵 抗値 Rs 〔Ω] は, Rs = (2) [Ω] となる。 次にS2 を ②に入れ、 再びGに電流が流 れないようにCの位置を調整したとき, AC間の抵抗値をR[Ω] とすると,Eは既 A 電圧計V a b E 電池D 図1 Eo C B G Jos Es ① S2 E 1 r 電池D 図2 02) 2

この問題のカについてで、図3のように、ad間、bc間は導線で繋がれているから等電位になり2枚目の写真の式が立てられるのは分かるのですが、それぞれの起電力が異なってショートするなどということはありえないのでしょうか？教えて欲しいですm(_ _)m

wwwwwww 電気容量のコン S デンサー, 自己イン ダクタンスのコイ ルとスイッチ S か XC L P らなる回路が,十分 に長い2本の平行な導体のレールに接続されている。 レールは間隔が で、水平に対して角度だけ傾いていて, 質量Mの導体棒Pが水平 に置かれている。 レール面に垂直に磁束密度Bの一様磁場がかけられ ている。Pはレール上を水平なまま, 摩擦なく動き,レールに沿って 下向きを正とする。電気抵抗は全て無視でき,重力加速度をgとする。 ISを帯電していないコンデンサーに接続し, Pを静かに放す。Pが レールを滑り落ち,速度がりになったとき,コンデンサーの電気量 Qは,Q=アである。このとき,Pを流れる電流をIPの加 速度をαとすると,Pの運動方程式は, Ma=イと表される。さ らに短い時間 4tの間にPの速度が4v だけ, コンデンサーの電気 量が4Qだけ増えたとすると, C, B, d を用いて, I=ウ Xa となる。これらの式から,Pが滑り落ちているときの電流IはI= と一定となることがわかる。 そして, Pが距離 xだけ滑り落 ちたときの速度はオである。 IISをコイルに接続し,Pを静かに放す。Pが x だけ滑り落ちたとき の速度をv,コイルに流れている電流をIとする。さらにPは短い 時間4tの間にdx=udtだけ移動した。電流の増加量を AIとする と,Pとコイルの2つの誘導起電力の関係からAIカ × 4x という関係式が得られる。 この式より, Pxだけ滑り落ちたとき て, Ma T= となる。そしてPの運動方程式は, x を用い クと表される。これよりPは振幅A=ケ 周期 コで単振動をすることがわかる。 そして, 位置 xでの速さ vは,v=サである。 ( 京都大 +東北大)

1枚目の（3）のFが4.9だと思ったら答えは5.0で、四捨五入をするのだと思い2枚目の（2）のFは9.0にしたら答えは8.5で四捨五入してませんでした。なぜですか。

28 平面上の力のつりあい 物体を軽い糸で天井 につなぎ, 水平右向きに引いて静止させる。 この 状態について,次の問いに答えよ。 例題 物体の重さが 6.0N 水平右向きの力の大 きさがF[N] のとき,系と天井のなす角が45° となった。 2 -10- 20 15 に F (1) 物体が受ける力をすべて図にかき入れよ。 なお、向きがわかれば矢印の長さは自由とする。 (2) 物体が糸から受ける張力の大きさをT〔N〕 として,水平方向・鉛直方向の力のつりあい の式を求めよ。 (3)T〔N〕, F〔N〕をそれぞれ求めよ。ただし、 73 とする。 +F=0 解(1) SM sin45 ① 5.0 T= 12 - Tros 45+ F= 0 5.0N) 3 m/d 2 (2) 水平方向 水平右向きを正として Tcos45°+F=0 鉛直方向: 鉛直上向きを正として Tsin45°-5.0=0 上 5√2 N 2 [ Tsin455= (3)(2)のつりあいの式を,T,Fについて解いて, T=7.0N,F=5.0N T=5 F=5.0M た盛TH-5:0 T + 2 - 5 = 0

混合の前後で気体の物質量の総和は変わらないから、nA+nB＝nA’+nB’となると思うんですけど、単原子分子理想気体の内部エネルギーの公式に当てはめてみたら、こうなりませんでした。何がいけないんでしょうか？お願いします😿

GT A(44) w< A COOKEVDY Cyd AN P D 2/v NA+nB= hB= APM = NA & R 3PV RT 2V 2T P B(MB) &000 + A 901 大 P > A GE ・ホ 2P fri 121 脂肪・ P2x +V=NA&RXT + 大 P2V 大 大 NBXRLT P2V RT B(B) 豆 MEYI S COBALRIL

難関物理　12-2 力学的エネルギー保存則 (1)で、画像のようにならないのはなぜですか

問題12-2 力学的エネルギー保存則 図のように, 水平面 AB と, それになめらかに続く半径rの円筒面BC がある。 円筒面は 0を中心とし, ∠BOCは90° である。 水平面 AB上で質量mの小物体Pが軽い糸で壁に 連結されており、 壁に固定した軽いばねがPと壁にはさまれて自然の長さよりdだけ縮み, 糸は張っている状態で静止している。 いま, 糸を焼き切ると,Pは運動をはじめ, ばねが自 然長になったとき, ばねから離れた。 ばねのばね定数をk, 重力加速度の大きさをg とする。 Pの運動はばねを含むひとつの鉛直面内で起こるものとし, 摩擦はすべて無視できる。 以下 の問に答えよ。 m lllllll P A B C (1)B を通過するときの速さを として,糸を切った直後と, Bを通過するときとの間で, 力学的エネルギー保存の法則を表す式を書け。

途中式を知りたいです！ 物理の等速円運動の問題です。 式の変形が出来ません。

ISO y (s) (2) 周期の式 「T=- gtano 」より 2лr r =2π ✓grtan gtan」のつり (2)(1)用