・物理 電磁誘導 2枚目に薄く四角で囲ったところの式の元となる公式とこの式が示していることを教えて欲しいです よろしくお願いします🙇‍♀️

1入 以下の文章中の □に適切な数または式を記入せよ。 図のように、導体でできた2本のレールが,同一水平面上に距離d隔てて平行に置か れている。このレール上を質量mの導体棒がレールと直交したまま摩擦なしで動く。 これらは磁束密度の方向が鉛直下向きで大きさがBの一様な磁場 (磁界) 中に置かれて いる。2本のレールの左端には,電気容量Cのコンデンサーが導線で接続されており、 その極板をP1, P2とする。 レールと平行で図の矢印の方向をx方向とする。 最初、コ ンデンサーに電荷はなく,導体棒は図中の破線の位置に静止していた。 時刻t=0以 後,導体棒にx方向を向いた大きさ一定の外力Fが加えられ,導体棒は動き始めた。 ただし,レール,導体棒, 導線, およびそれらの接触点の電気抵抗は無視できるものと し、回路を流れる電流により生じる磁束密度も無視できるものとする。 I m P1 F B C d B レール P2 IC (1) 時刻t(t > 0) で導体棒の速さがぃのとき, 誘導起電力によりコンデンサーの極板間 に電位差 (ア)が生じ, 極板P」には電荷Q (イ)が蓄えられる。 (2) このとき, 極板P」に電流が流れ込んでいる。 この電流Iが導体棒にも流れてい ることを考慮すると,導体棒のx方向の加速度をαとして,その運動方程式はma= (ウ)と表される。 (3) 4tを微小時間とすると, 時刻tからt+4tの間に極板P の電荷は, Qから Q + 4Q に変 化する。電荷の変化分 4Qは,電流Iを用いて4Q=(エ)と表される。また,この 4tの間に導体棒の速さがひから+ Av に変化したとすると, 4Q と Avの間には(イ)と同 Av (オ) At 様の関係が成り立つ。 これより、 導体棒の加速度は電流I を用いて α = と表すことができる。 この結果と運動方程式を用いてIを消去し加速度を求めると α= (カ) となる。このことから, 導体棒は等加速度運動をすることがわかる。 (4) 導体棒が初めの位置Oから距離Lだけ進む間に外力Fのした仕事は(キ ある。また,距離L進んだ後の極板P, の電荷gは、(イ)を考慮すると,Lと加速度 を用いてg=クと表される。この時にコンデンサーに蓄えられている静電 エネルギーは,gを用いて(ケ) ]と表される。 したがって,外力のした仕事 (キ) で (コ)と表される。 8 のうち静電エネルギー(ケ)として蓄えられる割合は, m, C, B, dを用いて モ ←

(1)でなぜ問題ではA上にいない時をいってるのに解説はAにいる時の話をしてるのですか？

19 基 なめらかな水平面 St, S2と鉛直面 B vo S3 からなる段差のある固定台がある。 面 S2 上に,質量Mの直方体Aを面 S3 に接す るように置く。 Aの上面はあらく、 その高 さは面Sの高さに等しい。 質量mの小物 S1 S3 A S2 体BとAの間の動摩擦係数をμとし, 重力加速度をg とする。 いま Bを初速u で水平面 S, 上から, Aの上面中央を直進させたところ, A は運動をはじめ、 ある時刻to 以後,両物体の速さは等しくなった。 (5)である。 BがA上に達した時刻をt=0 とする。 時刻to より以前の時刻におけ で, (2)である。toは るBの速さは (1)で, A の速さは (2) である。 to は (3) そのときの速さは (4)である。 また, BがA上を進んだ距離は (岡山大)

添付した画像の問題について２つ質問があります。 1. 解答に「糸が棒に垂直な方向となす角は2θ」とありますが、どうしてこのことが分かりますか？ 2. 先に張力の大きさmgを鉛直方向に分解してmgcosθとし、腕の長さLcos θをかけて点Aのまわりの力のモーメントのつり... 続きを読む

[知識 141. 棒とおもりのつりあい 図のように, 長さL, 質量 M の一様な太さの棒を粗い水平面上に置き、 棒の一端に, 質量mのおもりをつけた軽い糸をつないで, 糸を定滑車 にかけた。このとき, 棒と水平面のなす角, 糸と鉛直線 のなす角が,ともに0となって静止した。 重力加速度の 0 L m 大きさをgとして,次の各問に答えよ。 AK (1) 点Aを回転軸として, 棒にはたらく力のモーメン M トのつりあいの式を示せ。 (2) おもりの質量mを, M, 0を用いて表せ。 A 例題17 ヒント (1) 棒が受ける糸の張力を, 棒に平行な方向と垂直な方向に分解して考える。

(7)番の解答の、赤で囲った部分の2g/3とはなんですか？加速度は(4)で求めたg/3だと思っていたのですが何が間違っているのでしょうか？

h y=tan0x これにx=1 を代入して求めてもよい。 ※C x=vocosを使う。 ※E 落下開始の瞬間の物体を狙って弾丸を撃てば命中する。 ※D 1式において=とし,これに2式を代入した式と(2)のが等しくなる。 ※F 物体のy座標の①式に== を代入した。 [25] おもり A, B, C を伸び縮みしない, しなやかな軽い糸で結び、その糸 x=1に到達した時刻 な関係があればよいか。 中するためには、 を用いて表せ。 で 天井につるした滑車にかけた。おもりAの質量は2m, おもり B, C 速度の大きさをgとして以下の問いに答えよ。 滑車と糸の質量, おもりの の質量はmである。 また, おもりAは床からんの高さにある。 重力加 大きさ、滑車の抵抗などは無視する。 (1) このとき, AB間の糸の張力の大きさはいくらか。 おもりBとCを結ぶ糸を切ったらAは落下を始めた。 A,Bの加速度 の大きさをa,AB間の糸の張力の大きさをTとする。 (2) おもり A の運動方程式を書け。 鉛直下向きを正とする。 (3) おもり B の運動方程式を書け。 鉛直上向きを正とする。 (4) 加速度の大きさを求めよ。 (5) 張力の大きさを求めよ。 (6)落下が始まってからおもりAが床につくまでの時間を求めよ。 A B Aが床についたあと,Bはしばらくの間上昇をつづけ, 最高点に達した後に落下を 始めた。Aが床についた時刻からBが最高点に達するまでの時間はいくらか。ただし、 Bは滑車に衝突する前に最高点に達するものとする。 なお,糸がたるんでいるとき, 糸の影響は考えなくてよい。 (1) AB間の糸の張力 TAB は, おもりAのつりあいから TAB=2mg (2)2ma=2mg-T (3) -ma=mg-T ・座標 y とが (4)(2)(3)の2式からTを消去して a= (5) A x=1/2gを(2)式に代入してT=13mg (6) 求める時間をtとするとh=- at² 2h 6h ゆえに a g (7) A が床についたときのBの速さはv=votatより、 6h 2 このあと, Bは鉛直投げ上げ運動をするので、 g 3 最高点までの時間を とすると,最高点では速度が0なので、 0= 0 = 3√6gh - 191 B 3 gt .. 6h v=v₁+at+1),

みかけの重力ってなんですか？ (4)です

40 図のように軸が鉛直で半頂角の円す いのなめらかな内面にそって,質量m 〔kg〕 の小球が高さん 〔m〕 の位置で等速円 0 h 運動をしている。 重力加速度の大きさを g〔m/s2〕 とする。 (1) 小球の速さ [m/s] を0.mhgのうち必要なものを用いて表 せ。 (2) 小球が円すい面から受ける垂直抗力の大きさN 〔N〕 をm, 0.g を用いて表せ。 (3)円運動の周期 T〔s] を 0, hg を用いて表せ。 (4) 円すい面が一定の大きさの加速度α [m/s'] で上昇しているとき, 同じ高さん〔m〕で等速円運動をさせるためには,円すい面に対する 小球の速さv' [m/s] をいくらにすればよいか。 h, g, α を用いて表 せ。 (九州大 + 信州大+センター試験)

(2)ってこうじゃないのですか？

22基 水平面上に置かれたばね 定数 k[N/m] の軽いばねに 備 自然長 100000000000 130° 質量m 〔kg〕 の小球Pを押し当─A B て, ばねを自然長からα 〔m] だけ縮ませ, 静かにPを放した。 水平面は図の点Aより左側は滑らか であるが, 右側はあらく, Pとの間の動摩擦係数はμである。重力加 速度をg 〔m/s2] とする。 (1) ばねから離れたPが点Aに達するときの速さを求めよ。 (2) ばねの縮みが1/2a〔m〕であったときの,Pの速さu を求めよ。 白地ふ [mm]だけ縮ませるのに必要であった

(2)(イ)で解説の文書の意味がわかりません

16 20基 滑らかな水平面上に質量 M,長さLの板を置く。 板の上 面はあらい水平面で, 右端に質量 mの小物体Pが置かれている。 重力加速度をg とする。 板 M L P. m (1)板に一定の大きさの力F を水平右向きに加え続けたところ,Pと 板は一体となって運動した。 (ア) 板の加速度 αを求めよ。 (イ)Pが板から受けている摩擦力の大きさを求めよ。 大きい一定の力 F2 を水平右向き

この問題の(1)において、参考書では鉛直方向で考えて S=mg/cosθと出していますが、僕のように考えてS=mgcosθとなっちゃう場合もありませんか？ なにがダメなのか教えて欲しいです🙏

216 Chapter 8円運動 8-4 問8-4 角速度で回転する円板に, 支柱を取りつける。 質量mのおもり おもりに糸をつけ、支 柱の頂点に結びつけたところ, 支柱と糸は角度をなして静止した。おもりと回転 の中心の距離をとし、以下の問いに答えよ。 ただし重力加速度の大きさをgとする。 (1)糸の張力の大きさを,m, g, 0を使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し、物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立て (3)おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて、遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから、しっかり理解してくださいね。 人も、 <解きかた (1) m, g, 0で表すので、 鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくと, おもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos8=mg S= mg_ ・・・答 cose のです (2)「遠心力を考慮し」とあるので、おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので, 問8-4 W 73 (1)鉛直方向の力のつり合いを考えて Scos0=mg S= mg COS O ・ om 円板が 回るんだね SS cos 0 0: mg 回転の中心に向かって加速度=”で運動しているということです。 観測者からすると,おもりには慣性力ma=mrw²が回転の外向きにはた 休には らいて見えます。 Ssin Omru S sin 0 mrw2 20 大 a=rw また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssine=mrw2 sine cose (1)の結果より Ssin0=mg =mgtane よって mgtan0=mrw² (3)おもりにはたらく向心力は Ssine で、角速度w 半径の円運動をするので Ssin0=mrw mgtan0=mrw2 (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して, 理解を深めておきましょう。 Ssin=mrw² w mg cos0 mgtan0=mrw2 どちらも結果の式は 同じだが,考えかたが 違うんじゃ おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより おもりは回転の中心に向心力 Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin0=mrw2 www F m ma mg tan 0=mrw² ここまでやったら 別冊 P. 40~

(3)で解説のうで？ってなんの事ですか？

PA a 9図のように,長さ1,質量mで一様 244 な棒ABの端Bに質量2mの小球を取 り付け, Aに軽い糸を結び点Pからつ るす。 小球に水平方向の力F を加えた ところ,糸 PAおよび棒 AB と鉛直線と のなす角度がそれぞれαおよびβ と なってつり合った。 重力加速度の大きさ をg とする。 A m B 2m F (1) 棒と小球全体の重心Gはどこになるか。 Aからの距離を求めよ。 (2) 糸の張力をTとして, 水平方向および鉛直方向での力のつり合い の式をそれぞれ記せ。 (3)Aのまわりの力のモーメントのつり合いの式を記せ。 (4) tantan β およびTを, それぞれm, g, F を用いて表せ。 (岩手大 + 宮崎大)

（2）の問題です。 a縮めたときと、a/2縮めたときは別の事象(？)であるのに、1つの力学的エネルギー保存則の式に収めることができるのは何故ですか？そういうものなのでしょうか また、(2)ではどの時点での速さか分かりません。 どのようにしてこの問題を、解けばいいのでしょうか？

22 基 水平面上に置かれたばね 定数 k [N/m〕 の軽いばねに 質量m 〔kg〕 の小球Pを押し当 て ばねを自然長からα 〔m〕 自然長 100000000OP30 a A B だけ縮ませ,静かにPを放した。 水平面は図の点Aより左側は滑らか であるが,右側はあらく、Pとの間の動摩擦係数はμである。重力加 速度をg 〔m/s2] とする。 St (1) ばねから離れたPが点Aに達するときの速さを求めよ。 (2) ばねの縮みが 1/24 [m]であったときの,Pの速さを求めよ。 a (3) はじめにばねを自然長からa〔m〕 だけ縮ませるのに必要であった 外力の仕事 W を求めよ。 (4) 点Aを通り過ぎたPはやがて点Bで静止した。 距離 AB をを用 いて求めよ。 (5) あらい面が水平から30°傾いた斜面(図の点線)であった場合に, P が達する最高点をCとし, 距離 AC をvを用いて求めよ。 斜面と水 平面はなだらかにつながるものとする。 (大阪工大 + センター試験)