なぜg√m/kになるんですか

(2) つり合いの位置 x では, おもりにはたらく力がつり合 っているから, mg kx=mg ゆえに, r = k おもりの速さを”とすると, 力学的エネルギー保存の法 則より. mgx0=1/21m²+(-mg.x)+/12/kz 2 m よって,v=gy k [m/s]

（2）の電流の向きについて。この時に生じる誘導電流は「y軸の負の向き」だと思うのですが、答えが「y軸正の向き」になっているのは、誘導起電力vBlよりも起電力Eの方が大きいため、相対的に起電力Eから生じる電流の方向き「y軸正の向き」になると言うことですか？

基本例題 89 磁場を横切る金属棒に生じる誘導起電力 448,449 解説動画 図1のように, 真空中に金属レー ルが水平に置かれ、その上を金属棒 がなめらかに移動できるようになっ ている。 金属棒の長さはl [m] で, レールの間隔に等しい。 またレール 面と垂直に、磁束密度B [T] の磁場 が加えられている。 レールの方向を x軸, 金属棒の方向をy軸とする。 磁場の向きはz軸の正の向き (紙面 裏から表の向き)である。 a レール B 金属棒 ◎磁場 抵抗 R 2 図 1 a 2 軸の 正の向き a E- ひ ひ b b 図2 図3 また、金属棒の抵抗は R [Ω] である。 [A] 図2のように, 端子 a, b間に起電力E [V] の電池 (内部抵抗0) を接続した ところ, 金属棒は動き始めた。 金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動い ひ ◯いるとき (1) 金属棒の両端に発生する誘導起電力の大きさ V [V] を求めよ。 45 金属棒に流れる電流の大きさI[A]と向きを求めよ。 43 金属棒に加わる力の大きさ F [N] を求めよ。 十分長い時間が経過し, 金属棒の速さは一定になった。 このとき 4) 金属棒の速さひ [m/s] を求めよ。 [B] 図3のように, 端子 a, b間に固定抵抗 [Ω] を接続し, 金属棒に外部から力 を加えて動かした。 金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動いている (5) 金属棒に流れる電流の大きさ [A] と向きを求めよ。 指針 磁場を垂直に横切る金属棒に生じる誘導起電力の大きさは Bl [V] である。 向きは,レンツの法則と右ねじの法則とから判断する。 解答 [A] 軸の負の向きの磁場をつくる 向きに誘導起電力 Vが発生(レンツ の法則)。 Vの向きはEの向きと反 対になる (右ねじの法則)。 (1) V=vBl [V] (2) キルヒホッフの法則Ⅱより E-V=RI E-vBl よってI=- [A], R 軸の正の向き E-vBI\ (3) F=IBl= R JBU[N] (4) Fはx軸の正の向きにはたらき (フ レミングの左手の法則), 棒は加速さ れ V の増加とともにVも増す。 がEに達すると,② ③式より I=0, F=0 となり,以後,速さはひで一定 になる。⇒F=0F=D. ③式で,v=v のとき F0 より E-voBl=0 よって E Vo= [m/s] BU [B] (5) 誘導起電力の向きと大きさは [ A ] と同じなのでV=Bl[V] vBl I'= R+r [A],軸の負の向き

(7)ADにはたらく力の大きさ＝BCにはたらく力の大きさではダメなのでしょうか？

124 十分に長い導線 XY と導線 MN が平行に固定さ れている。 その間に1辺の長さαの正方形のコイ ル ABCD を置く。 辺AD は XYに平行で,AD と XYの距離は6, BC と MN の距離はcであり,周 囲の透磁率をμとする。 Y N A コイル B DH C bia→ まず,導線 XY に強さの電流を XからYの向 きに流した。 辺 AD上での磁場の強さは (1) と なる。次にこの位置の磁場の強さを0とするために, 導線 MN に強さIの電流を (2) の向きに流す。 I は L の である。 また, 辺BC上での磁場の強さは (4) × となる。 M (3)倍

3番の問題です。 左の式は物体の運動エネルギーなのに右辺は物体と斜面台が合わさってるのは何故ですか？

物 149 物体と動く台との運動 床 M 図のように, なめら かな斜面をもつ質量 Mの斜面台が, なめらかで水平な 床の上に静止している。 この床の上を質量m(m <M) の物体が速さで斜面台に向けて移動し, 斜面を途中ま 上り、再び床の上にもどる運動を考える。 重力加速度の大きさは g とする。 物体が最 高点に達したときの水平面からの高さをH,そのときの斜面台の速さをVとする。 床 と斜面台の間に段差はなく, 物体はなめらかに斜面台上に移動し、 斜面台から離れずに 斜面にそって運動するとする。 また, 物体と床および斜面台, 床と斜面台の間の摩擦は なく, 物体や台の運動はすべて図に示される鉛直面内で起きるものとする。 次の問いに 答えよ。 (1) 物体が最高点に達したときの斜面台の速さVをm, M, v を用いて表せ。 (2) 物体が最高点に達したときの物体と斜面台の運動エネルギーの和をm, M, vを用い て表せ。 (3)高さHをM, m, v g を用いて表せ。 (4) 物体が床の上にもどったときの斜面台の速さ V1 と物体の速さを, それぞれ m, M, v を用いて表せ。 [18 工学院大 改]

2番の問題で反発係数が０より大きくなることはわかりますが 4.2に－をつける理由はなんですか？

ボールと床との衝突では,反発係数の式「e=-」を用いる。 答 (1) 衝突直前の速さは,自由落下の式「v=2gy」より ひ²=2×9.8×1.60 よってv=5.6m/s 衝突直後の速さ v2 は,鉛直投射の式 「vo2gy」 より 02-022-2×9.8×0.90 よって v2=4.2m/s (2)反発係数は「e=-」 2」より e=- -4.2 -4.2 =0.75 5.6 (3) 運動の対称性より,落ちてきて床に当たる直前の速さも 4.2m/sであ る。よって, はねかえった直後の速さを vs とすると ひ= v3= (0.75×4.2) m/s ここで, はね上がる高さんは,鉛直投射の式 「v2-v=-2gy」 より 02-(0.75×4.2)²=-2×9.8×h 1 よって h'=0.506・・・≒0.51m ここがポイント! 保存 1 別解 「'= h’=0.752 x 0.90

1番の問題です。 2行目にある式が＝0になる理由を教えてください

138 重心の運動 なめらかで水平な床上に質量mで長 さがlの一様な板 ABが置かれている。 この板上のA端に 乗って静止していた質量 2mの人がB端へと歩く。 図のよう に床面にx軸をとり, 静止していた板のA端を原点とする。 A 0 (1) 人が板上を,床に対して速度で歩いているとき, 床に対する板の速度 V を求めよ。 (2)人がA端にいるとき,人と板とからなる物体系の重心の位置 x を求めよ。 (3)人がB端に着いたときの人の位置を x,板のA端の位置をx2とする。このとき人 板とからなる物体系の重心の位置 xc' を x1 と x2 を用いて表せ。 (4) x1, x2 をそれぞれを用いて表せ。 143 静止 衝突 (1) (2)

この問題の(1)の解き方がわからないので教えてください

1 音の干渉 (Op.48~50) 図のように, A, B の小さな2つのスピーカーからB 振動数の等しい, 同位相の音を出す。 マイクを,点 P から AB と平行に移動していくと, 音はしだいに 0.25m -1.20m P 0.25m 小さくなってから大きくなり,点Qで極大になっ A た。 音の速さを3.4×102m/s とする。 (1) 2つのスピーカーの音の振動数f [Hz] を求めよ。 1: (2)この状態から、2つのスピーカーが出す音の振動数を徐々に大きくする。点 Q で次に音の大きさが極大になるときの音の振動数 f′ [Hz] を求めよ。

この問題の解き方がわからないので教えてください

図のように,2つのスピーカー A,Bが, 逆位相 to で振動数 8.5 × 102Hzの音を出している。 音の速 1.0m B さを 3.4 × 10°m/s とする。 点P は, 音が強めあ P 2.4m う点か, 弱めあう点か。 ヒント 逆位相の場合, 同位相のときと強めあう点・弱めあう点の条件が逆になる。

問6から問8が本当に分かりません。分かる方いたら解説どうかよろしくお願いします。

II 図3のように,水平な地面に建てられた高い塔がある。この塔の地面からの高さんの 位置には,小物体を水平方向に打ち出すことができる装置Sが設置されている。また, 地面上でSの射出口の真下の点から地面に沿って距離 Dだけ離れた位置に,小さい標 的Zがある。 Sから小物体Pをある速さで水平に打ち出したところ, Pは途中で地面に 落下することなく, 打ち出してから時間to後にZに到達した。 重力加速度の大きさをg 次に, SからPをある速さで水平に打ち出すと、Pは点Oから地面に沿ってだけ 離れた位置に落下した。 そこで、図4のように、再びSからPを同じ速さで水平に打ち 出し,打ち出してから時間 - to後にPの速度の水平成分のみを瞬時に変化させたところ, Pは途中で地面に落下することなくZに到達した。 2 とし、空気抵抗は無視できるものとする。 SP Va h 塔 O D Z 地面 内面 図 3 (m0m 0.0) 120=1 問5 to はいくらか。 h, g を用いて答えよ。 (0) 08.05 A[m] - 54 - > B 間 ( SP h 塔 0 45 D D 図 4 Z 地面 問6 Zに到達する直前のPの速度の鉛直成分の大きさはいくらか。 h, g を用いて答え よ。 問7 Sで打ち出してから時間 1/2t後に速度を変化させた直後のPの速度の水平成分の 大きさは,Sで打ち出したときのPの初速度の大きさの何倍か。 問8Zに到達する直前のPの速度の向きが,水平方向から45° 下向きとなる場合を考え る。この場合,Dはいくらか。 んを用いて答えよ。 - 55 -

問題集17についてです (4)の解答で①を代入してと書いてありますが、①は切断する前の関係なのになんで切断後も使えるんですか？

14 (イ) 糸yの張力はいくらか。 (ウ)Bが板を押している力はいくらか。 16 基 水平な床から 30°傾いた斜面上に 質量mの物体Pがあり, 質量Mの小 物体Qと滑らかな滑車をかいして糸で 結ばれている。 Pと斜面の間の静止摩擦 係数を / 動摩擦係数をとし、重 力加速度をg とする。 2/3 力学 15 (武蔵工大+北海道工大) 0=v+α'tz より 141 17 等速度運動 (等速直線運動) では力のつり合いが成りたつ。 浮力 (1) Aに注目すると T=mg (2) B に注目すると F=Mg+T= (M+m)g ... ① Mg, m P 130° 浮力の公式 F=pVg より V=F_M+m 浮力は周りの流体 の密度で決まる B T pg P (3)Aは初速での投げ上げ運動に入る。 地面の座標は x=-h だから,公式を用いて T A mg (1) PQ が静止しているためのMの範囲をm を用いて表せ。 (2)味からのQの高さをおとしごととして静かに放すと 下がり始めた。Pが滑車に衝突することはないものとする。 (7)Qの加速度の大きさと、Qが床にするときの速さ よ。 か を求め (イ) Q が床に達した後,Pはやがて斜面上で最高点に達して止まった。 Pが動き始めてから止まるまでに移動した距離とかかった時間 を求めよ。 -h=vto+(-9)to gt-2 vto-2h=0 この方法を 3- マスターしたい to >0より to = 1/1 (u+vo+2gh) 9 (4) 糸が切断された後の気球の運動方程式は, 加速度をαとして Ma=F-Mg を代入して a= g えるの 公式③より v₁²-v² = 2 ah .. U₁ = 02+2mgh V M -hmm (富山大 + 横浜国大) 18 (2) 17 質量 M の気球B (内部の気体も含む)が、質量 mの小物体Aを質量の無視できる糸でつるして, 定の速さで上昇している。 重力加速度をg とし 空気の抵抗および物体Aにはたらく浮力は無視でき るものとする。 (1) 右のようになる (Mg, N などの文字は不要)。 N = Mg cos 0 だから 垂直抗力N 空気抵抗力kv B Ma=Mg sin 0-Mg cos 0-kv ...⑰ (3) 等速度運動では力のつり合いが成りたつ。 斜面 方向について Mg sino=μMg cos 0 + kv 動摩擦力 μN A .. v= Mg k (sin0-μ cos0) ... ② 等加速度 重力 3 Mg ではない (1) 糸の張力Tはいくらか。 (2) 気球Bにはたらく浮力Fはいくらか。 また,外部の空気の密度を p とすると,気球の体積Vはいくらか。 物体Aが地面からんの高さになったとき,糸を切断した。 (3) Aが地面に到達するまでに要する時間toはいくらか。 (4) 糸が切断された後, 気球がさらにんだけ上がったときの気球の速 さひはいくらか。 (信州大 ) 別解 等速度では α=0 なので, ①よりを求めてもよい。 (4) t=0では,v=0 なので抵抗力はなく, 加速度を α とすると, ①より Ma = Mg sin 30°μ Mg cos 30° ...3 一方,図2の v-t グラフでは接線の傾きは加速度を表すから ao=3 [m/s] と分かる。 ③より (Mは両辺からカットして) 3= 3-10--10-3 2 2 5√3 15 =2√3 = 0.23 有理化すると 計算しやすい (5)図より終端速度はv=4 [m/s] だから, ② を用いて