熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

出題パターン 38 定積モル比熱と定圧モル比熱 ピストンつきの容器内に、 モルの理想気体が, 体積 V1. 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱をCとする ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度を T2 にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から, 気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱Cの間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても 4UCn4T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 STEP1 変化の前後でのか,V,n,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので、 ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて、いつもp となる。 このように、大気圧, 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 大気圧 nTi D V2 大気 nT2 図 11-4 ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また後の圧力は最 体積を V2 (未知数) とおくと, 前:pV=RT ... ① 前 圧 Wout 後:pV2=nRT2 ... ② STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout になる。 0 V₁ V2 体積V 図11-5 STEP3 熱力学第1法則を表 (表中) にまとめると, Qin 4U + Wout n(Cy+R) (T2-T) Crn (T2-T)p (V2-V)=nR(T2-T) (1 ②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmmでn=1 [mol], T2-T, = 1 [K] としたものに等しく =1x (C+R)×1= [Cy+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、 この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

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

θが最大の時に糸を切ったとしたら、おもりはどの方向に自由落下するんですか？

出題パターン 単振り子の周期公式 長さの軽い糸の一端に質量mのおもりを つけ、他端を天井に取りつける。 糸が鉛直になるおもりの位置を原点として、 おもりの通る円弧に沿って軸を定める。 おも りを原点から微小変位させて静かに放したと ころおもりは単振動した。 この単振動の周期 Tを求めよ。 微小角 0 に対する近似 sin99 を用いてもよい。 重力加速度の大きさを”とする。 解答のポイント! まつく m 円弧に沿った方向の加速度をαとして、 座標 xにおける運動方程式を立てる。 与えられた近似と弧長公式 (弧長) (半径)x (中心角)を用いると, (ma=-kx/ の形にもっていける。 解法 この形をつくる!! 円弧状のx軸が与えられている。 単振動の解法3ステップで解く。 STEP1 STEP2 振動中心はつりあいの位置 x = 0 の点。 折り返し点は放した点。 STEP3 図9-20のように, 座標 xでの糸 の傾きを 0 とすると, 弧長公式により, (弧長x) = (半径1) × ( 中心角0 ) 張力S ① +x向きの加速度をαとして, 運動方程式は, ma=mg sin O 0 弧長 mg (近似より) = - mg ○(①) mg xx よって運動方程式の形より, Im 周期T=2 =2 mg g mg 図9-20 し x=lo (この周期は」とのみで決まりや振れ幅にはよらない。) STAGE 09 単振動 1

瞬間の速度についてよく分からないので簡単に教えてください！💦あと、図中の緑の線はなんでしょうか、？

平均の速度は時刻におけ 限りなく近づける, つまり 4t をきわめて小さくしていくと, F瞬間の速度 (4)式で,時刻 t を時刻に xt図 位置を X2 の傾きが Ax いの しゅんかん そくど instantaneous velocity る。 ふつう速度というときは, 瞬間の速度をさす。 る瞬間の速度を表すようにな 平均の速度 瞬間の速 の傾き P X1 At 図8のようなx-t図において, t2 時刻 ~間の平均の速度v Ax は,点PQを結ぶ At 時間 0 図8 x-t図と平均の速度・ 瞬間の速度 直線の傾きで表される。ここで, tをれに近づけていくと,この 線は,グラフと点Pで接する直線 / に近づいていく。 つまり、たに せっせん おける瞬間の速度は点Pにおける接線の傾きとして表される。

最後の行の式の変形のやり方が分かりません。

すだけ 出題パターン 45 波式 STAGE 12 の42 (p.141) のグラフで, x=0.9 〔m〕の位置に固定端を置 いたときの (1) 入射波 (2) 反射波の波の式を求めよ。 解答のポイント! 反射波は原点でのy-tグラフ(p.142 の(3)を参照) からつくる。 解法 (1) 波の式のつくり方3ステップ (y-x グラフ)で求める。 STEP1 図 13-12 の t = 0 での波の式は, ×102 (m) y 2π y=-2.0×10-2sin 0.8 EP2 vt = 4.0t 平行移動。 0 STEP3 時刻 t での波の式は, xx - 4.0t とおきかえて, -2.0 2.0- 4.0t t=0 t=t S 0.8 注目! 図 13-12 上のy=-2.0×10 sin- (x-4.0t) 2л 0.8 = 2.0 × 10²sin10л (t-- x 4 (2) 波の式のつくり方3ステップ(y-tグラフ)で求める。 STEP1 原点 x=0での y-t グラフは図13-13 で, 2π y=2.0×10™sin STEP2 x=0からx=0.9[m] 0.2 ×10-2〔m〕 y 2.0 2018-x 4.0 で反射してx=x に戻るまで (図 13- -2.0+ 14) の時間は, 0.9+ (0.9-x) = 1.8-x (s) 4.0 4.0 さらに固定端反射で上下ひっくり返ることも 合わせて図 13-13の反射波のグラフが描ける。 |x=x| 注目! 0.2 図13-13 0.9- <反射 > -0.9-x 図 13-14 2л STEP3 固定端反射した波のx=xでのy-tグラフの式は, y=-2.0×10^'sin 1.8-x =2.0×10^cos10 t+ (+) 0.2 4.0 上下ひっくり返る おきかえる ヒント! sin (A-12/27)=sin (4-1/2) =-COSA STAGE 13 波の式のつくり方 151

1枚目の問題について 2枚目のような状態の時、v＝4m/sよりx＝0.9mまで到達するのには3.6sかかる。 →1枚目の解説（STEP2）は3.6s平行移動 じゃダメなんですか？ x-tグラフじゃなくy-xグラフから始めているのもよく分かりません。教えていただけると助か... 続きを読む

出題パターン 般形(具体的な数値×) 45 波式 いたときの, (1) 入射波 (2) 反射波の波の式を求めよ。 STAGE 12 の42 (p.141) のグラフで、x=0.9〔m〕の位置に固定端を置 解答のポイント! 反射波は原点でのy-t グラフ (p.142の(3)を参照) からつくる。 解法 書くのは難しい→たからで いきなりつくか、9でのモグラフを レーモグラフメ (1) 波の式のつくり方3ステップ(vxグラフ)で求める。 STEP1 図13-12 のt=0 X102 (m), y 2.0- sin s での波の式は, t=0 t=t 2π y = -2.0×10 -sin x 0.8 4.0t 注目 STEP 2 vt = 4.0t 平行移動。 20 0.8 STEP3 時刻での波の式は, 時刻 -2.0- xx -4.0t とおきかえて, 図13-12 ているか 道のり y = G2.0×10 'sin (x -4.0t) 2π 0.8 =2.0×10™sin10t- 10.x (+-) sinfax (++-+18~ s/n {lon (t+ 4 ) 4 9

②運動量用保存 のところがよく分かりません。 水平方向で三角台と物体全体の運動量保存則:OK とありますが、三角台は水平方向にNを分解した力がはたらいているので運動量は保存されないんじゃないんですか？ 物体全体というのは、三角台と物体を合わせて考えている、ということで... 続きを読む

| 4 運動 方向 なめらかな三角台と物体 STA 07 N 運動方向 カ N' N⭑ mg なめらかな床Mg 1 三角台と物体全体に着目する。 垂 直抗力 N (非保存力) が三角台にする 仕事と物体にする仕事どうしは打ち 消し合う。 垂直抗力N' (非保存力) は台の運動方向と垂直なので仕事を しない。 三角台と物体全体の力学的エネ ルギー保存則: OK ②三角台と物体全体に着目すると, 水平方向に外力からの力積は受けな い。また,垂直抗力 N は内力である。 水平方向で三角台と物体全体の 運動量保存則: OK 物体 2

問8の解き方を教えてください🙇‍♀️

t₂-t₁ At 式 (3) において, を限りなくちに近づ けたとき, その平均の速度を、時刻にお [m] 傾きは AB 間の平均の 速度を表す ける瞬間の速度, または単に速度という。 I2 B 12.0 instantaneous velocity velocity 図1のグラフは. この自動車の位置xと 経過時間 t との関係を表す。 ちを限りなく 4 に近づけたとき, 直線AB の傾きは,点 接 8.8 4x 傾きは点に おける瞬間の 速度を表す Aにおける接線の傾きに等しくなる(探究 1 Op.18). (要 x-tグラフと速度 X 4.0 かなめ 直線AB の傾き･･･ 時刻からの間 の平均の速度を表す。 0 3.0 5.0 [s] 時間! 点Aにおける接線の傾き･･･ 時刻に おける瞬間の速度を表す。 図10 xtグラフと速度 けると,A,Bを通る直線は, Aにおける接線になる。 を限りなくに近づ 問8 図1のx-tグラフにおいて, 時刻 3.0秒から 5.0 秒の間の平均の速度と, 時刻 3.0 秒におけ ある瞬間の速度は, それぞれ何m/s か。 TRY グラフを読み取ろう [m〕 図は、3つの物体A,B,Cの運動のようすを表すx-tグラフであ る。 次のア~ウにあてはまるのはどの物体か。 理由とともにそれぞ B ア: 一定の速さで運動 イ:だんだん速くなる運動 [[s] ウ: だんだん遅くなる運動 第1節 物体の運動 17

最後の問題は板について運動方程式を立てて解けないのですか？

15 基 天井から糸yでつるされた定滑車に糸α をか け, 左には質量mの物体Aを,右には質量mの板 をつるす。 Aと床の間を糸β で結び, 板上に質量 M の物体Bを置く。 滑車は滑らかで質量は無視でき, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 糸α,β,yの張力はそれぞれいくらか。 a a A (2) 糸β を切ると、 全体が動き出した。 m 糸 B (ア) Aの加速度はいくらか。 また, Aが距離んだ B け上がるのにかかる時間はいくらか。 TITTZ DAM 板m

答えは②です。 その他の選択肢が間違っているという根拠は何ですか？教えていただけると助かります。

つため 0 問題1 1 上に点を打つ 図のように長さLの軽い棒の先に質量m の おもりをつけて, 支点を中心に初速度0で回転 させた。はじめの位置から回転した棒とのなす 角を 0,重力加速度の大きさをg とする 初速度 0 - 軽い棒 日 支点 速さ 角度 0 のグラフとして正しいものを 次の①~④のうちから1つ選べ。 ① ③ V 0 90° 180° ② 2 m おもり v 一日 0 ④ 90° 180° ・日 -0 日 90° 180° 0 90° 180° STAGE 05 仕事とエネルギー