この問題教えてください。

演習問題4:氷水山の一角 図のように海水に浮かんでいる質量Mの氷山 がある。海面上に見えている氷山の体積Vvis の全体の体積vに占める割合、 Vvis R= V V= Vvis + Vhid Vvis を求めたい。以下の設問に従って答えよ。但 し、海水の密度をpsea = 氷の密度をpice = 9.17×10?kg/m?、董力加 速度g = 9.80m/s?とする。 a. 浮力に基づいて、 Rを密度を使って表現せ よ。 1.024×103kg/m3、 Vhid b. 与えられた数値を(a)の結果に代入して値を 求めよ。 令和三年4月21日 (水) 64 STOP COVID-19

-mgLsinθって位置エネルギーですよね？1/2kL^2も弾性力による位置エネルギーですよね？これって足し引きできるのですか？答え見ると引いているので…🤔どなたか教えていただけると幸いです🙏🙇 あと、関係式の書き方も教えていただきたいです！

図のように,傾きが0の斜面がある。斜面に沿って上部にA点, 最下部にB点, ABの中央にC点をと り,床面から測ったA点の高さをHim]とする。 BC間には, 自然長(自然の長さ)が BC間の距離に等しく, ばね定数がA[N/m]のばねがある。ばねの下端は B点に固定され,上端は斜面に沿って上下する。ばねの 太さや質量は無視できるものとする。 A点に質量m[kg]の物体を置いて静かに離したところ, 物体は斜面をC点まで滑り降り,そこでぼわ。 上端にくっついてさらに下方に滑って行き, C点からL[m]だけ下がったところで向きを反転して、公。 は斜面を上って行き, ばねの上端にくっついたままC点を越えて上向きに滑って行った。 斜面は,上半分の AC 間は摩擦がなくて滑らかだが,下半分の BC間は動擦係数が μの面となってい る。物体の大きさは無視できるものとする。 重力加速度を gIm/s°]として, 次の問いに答えなさい。 A H 000000000000 B A点から滑り降りてきた物体がCに到達する直前の加速度4。[m/s']と速さo [m/s]を求めなさい。 C点でばねの上端にくっつき, そこからさらに斜面に沿って距離x[m]だけ滑り降り, まだ最下点に達 ない位置での, 物体の加速度a[m/s]を求めなさい。 xだけ滑り降りる間の, 重力による位置エネルギーの変化4U[J]を求めなさい。 (4) xだけ滑り降りる間に, 摩擦力が物体にした仕事4w[J]を求めなさい。 (5) xだけ滑り降りた位置での, ばねの弾性エネルギーKを求めなさい。 (6) 物体がC点から下方に到達する最大の距離L [m]を求めるために利用できる, Lを含む関係式を求め なさい。 (7) 運動の向きを反転した物体が, 再びC点に戻ってきたときの速さか [m/s]を求めなさい。 ただしここで は, Lをそのまま用いてもよい。

物理の力学についてです。 このEXで(1)は分かるのですが(2)について、物体が衝突しているのにも関わらず力学的エネルギー保存則が立てられるのは何故ですか？

64 カ学 VI 運動量 Eトク 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 77の答えが出たら, M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると。 衝突してきたPが止まり,Qがりで動き出 65 解(1) Pがばねを押し縮めると同時に,Qは 止まった u ばねに押されて動き出す。ばねが最も縮 んだときとは,Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 つまり,相対速度が0となるときだ。し たがって,このときQの速度も いである。 Omの 相対速度0 すことになる。 Qから見た Pの運動 A 78* なめらかな床上に,質量 Mの板が,ばね定数k のばねで結ばれて置かれている。質量m(<M/2) の物体が速さで板に当たるとき,ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 (1) e=0 (2) e=号の場合について求めよ。 P.Qの速度は同じ M. 運動量保存則より mus=mu+Mu m ひ= m+M m U。 O→ 00000 トク 2物体が動いているとき, “最も……"は相対速度に着目 保存則の威力 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく mM = VR(m+M) 力学的エネルギー保存則,運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 しかし,保存則は運動方程式を超えた力カを秘めている。たとえば,滑らかな 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して Sよっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。保存則や 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 おかねばならない。 摩擦,抵抗なし(保存力以外の力の仕事=0) → カ学的工ネルギー保存則 衝突·分裂(物体系について外カ=0) (3) Qの速度をUとすると 運動量保存則より mvo=mu+ MU …0 →運動量保存則 ばねは自然長に戻っているから,力学的エネルギー保存則より 力学的エネルギー保存則は仕事を,運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。両者はまったく独立な法則であるが,両立することもあり, 連立的に解くタイプは概して難問となる。が,パターンを心得ていれば,取 扱いはむしろ一本調子だ。猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 mーmM …2 mus Uを消去して整理すると (m+M)u*-2mvsu +(m-M)v=0 2次方程式の解の公式より m土M m+M u=。とすると, ①よりU=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 いているはず) EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度。で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度ひを求めよ。 (2)ばねの縮みの最大値!を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。Pの速度uを求めよ。 m-M」 テ=n m+M% Vo m High (3)はP, Qがばねを介して級やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式 u-U=ー(to-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

どうして下の答えではダメなんですか？？ いつもここでつまずきます😖😖

Q東営中での光の達さ3x10°m/s [ bm/h] A. 1,08× 10° ' kn 10 10.8 × 10° km1h

このようなv-tグラフになる等加速度運動を具体的に台車で表すとどのような動きになるのでしょうか

Vo=2.0m/s, a=-0.20m/s? < 0で t=15sの場合 40 Cm/s) 2.0 ーat S 0 (S)- SOI -1.0

なぜこの問題ですぐに0度になるとわかるんですか？

130 熱 gom 44 比熱·熱容量 電力 600 Wのヒーターを内蔵した容器がある。この中に200gの氷 を入れたところ,氷と容器全体の温度は一様に一15 ℃になった(図 1)。容器の熱は外に逃げないとし,ヒーターの熱容量は無視でき,水 の比熱は4.2 J/g·Kとする。スイッチを入れて加熱し続けたところ, 高温物 (4)ある ECT 全体の温度は図2のようにA→B→C→D と変化した。 の 氷の融解熱はいくらか。 ) 容器の熱容量Cはいくらか。また, 氷の比熱 cr はいくらか。 水と容器全体の温度が50℃になったところでスイッチを切り, その 中に一10℃, 90gの銅の塊を入れたところ, 十分な時間がたった後 BC こ。 融 BC 熱は 全体の温度は47.7 ℃ になった。 (2) C ) 銅の比熱cはいくらか。有効数字2けたで答えよ。 X)初めの状態(図1)でスイッチを切り, 80℃, 500gの銅の塊を入 れると,やがてどのようになるか。 (金沢工大+東北大) 温度(C) 氷 50 D 与 ヒーター B 0 スイッチ -15 A 0 12 124 199 図1 時間 ) 図2 Level(1)~(3) ★ (4)★ Point & Hint 固体が液体になるときなど,固体·液体·気体間の状態 化が起こっているときは, 温度は一定に保たれる。BC間で氷が水になって る。物体の質量をm, 比熱をcとすると, 温度を4T だけ上げるのに必要な熱 Qは Q= mc4T と表される。mc の部分が熱容量である。

なぜこの問題にてQの位置エネルギーを考えていないんでしょうか

11 エネルギー保存則 35 HCURE (1) Qが最高点に達したとき,Qも Pも一 瞬静止する。この間に失われた(減少し た)のは,P, Qの運動エネルギーとPが しだけ下がったことによる位置エネル ギーである。一方,現れた(増した)の 本エ SE 静止 A Vo Vo 30° Q h」 he は,Qが Isin 30°高く上がった分の位 置エネルギーだから 6a幅とネしそーぼ?? 基準位置 うmu+3m8+ 3m-vo+ mgl = 3m·g·l sin 30° 1 4° 2 =D1 Mへ 1 運動エネルギーがmus+3muだけ失われ, 位置エネルギーが実 1 2 質的に 3mgl sin 30°-mgl だけ現れたとみてもよい。式表現は考え方で変 わってくる。 別解 初めの P, Qの,基準位置からの高さを ん, ha とする。全体の力学的エネル ギーを調べ,「はじめ=あと」とおいてもよい。 ★)5) 1 2 1 ;mue+ mghi +:3mv?+3mgh2 nto! 2 静止 =0+mg(hi-1) +0+3mg(h2+1 sin 30°) 両辺から mgh., 3mgh2 は消え, 上の式 と一致してくる。 Vo の(9) L と *……ャーー L 静止 30° ( J (2) 力学的エネルギー保存則より, Qが Aに戻ったときの速さは10となる(P も)。位置エネルギーが元の値に戻る ので、運動エネルギーも元の値になる からである。 Vo A点に戻ったときの Gく速さはvo であるこ とを見抜きたい。 取下点Cで止まるから,失ったのは P, Qの運動エネルギーとQの位置 エネルギー。一方, 現れたのはPの位置エネルギーと摩擦熱。 no X0 :3mu+3mgL sin 30° 2 2 -mu? + 2102 A O 上 OA

Pのみに力学的エネルギー保存則を使ってしまい間違えました。なぜこの問題でQまで含めて考えないといけないのですか？

34 力学 0 物理 浜島 A5判 w 11 エネルギー保存則 LECTURE Vo (1) Qが最高点 瞬静止する。 た)のは,P, C 質量mの小球Pと3mの小物 体Qを糸で結び、Qを傾角30°の 斜面上の点Aに置き,糸を斜面 と平行にし、滑車にかけてPを つるす。斜面は点Aの上側では 滑らかであるが、下側は粗く, Qとの間の動摩擦係数はっで、 ある。Pに鉛直下向きの初速 20を与えたところ,QもVで点Aから動 き出した。重力加速度をgとし、エネルギー保存則を用いて答えよ。 X)Qの達する最高点Bと点Aとの距離1はいくらか。 ) Qはやがて下へ滑り点Cで止まった。AC 間の距離Lはいくらか。 Q SB 3m の カ P →ーレ しだけ下がっ m 30°。 ギーである。 コ学 ぶす0 は,Qが Is 置エネルギー 良問 出 三島 5判 mvs? 運動エネ 質的に 3mg わってくる 別解 初めの ギーを調べ。 Level(1) ★ (2) ★ Base カ学的エネルギー保存 1 2 -mvs?+ から っm+位置エネルギー=ー定 Point & Hint 6のる =0+mg(た 両辺から Pの重力 mg よりもQの重力 理中?? の斜面方向の分力 3mg sin 30° 2 ※ 位置エネルギーには, 重力の位置エ (ネルギー mgh やばねの弾性エネ と一致して のほうが大きいので, 静かに放 せばQが下がり Pが上がる状況。 運動方程式でも解けるが,エネ ルギー保存則で解かなければな らないし,そのほうが早く解け 1 っex? などがある。 (2) 力学的 ルギー Aに戻っ ※ 摩擦がないとき成り立つ。厳密には 非保存力の仕事が0のとき成り立つ。 も)。位 ので、運 る。 からでお (1)摩擦がないので力学的エネ ルギー保存則が成り立つが, PとQが糸を通して力を及ぽし合い, エネルギーの やり取りをしているので, PやQ単独では成立しない。 全体(物体系)について扱 うこと。運動エネルギーと位置エネルギーの総量が保存されるが,失われたエネ ルギー = 現れたエネルギー とすると式を立てやすい。 (2) 元の位置に戻ったときの速さをまず押さえたい。その後は摩擦があるので, 摩 擦熱を取り入れ,エネルギー保存則を立てる。 最下上 エネル: 明と豆作用 iSb 摩擦熱 = 動摩擦力×滑った距離 -N ミ

この問題にてなぜ摩擦力は斜面下方向になるのですか。Cは斜面下向きに運動するため、斜面上向きに働くのではないかと思ったのですが

26 力学 8 運動方程式 C 物体A(質量 M) およびB (質量) 糸の両端に結び, Aを滑らかな斜面上にお き,Bを斜面の上端に取り付けた滑車を通 してつり下げる。いま, Aを手で支え, そ の水平な上面に物体Cをのせてから, Aを 静かに放したら, AはCをのせたまま斜面 に沿って加速度 りおり始めた。Aが距離1だけ進んだとき, CをAの上から取り去ったところ, Aはその後一定の速度で滑りおり ていった。 A)斜面が水平面となす角はいくらか。 (2) 加速度運動をしているときの糸の張力はいくらか。 (B) 等速度運動をしているときのAの速さはいくらか。 C4)物体Cの質量はいくらか。 在(5い、加速度運動をしているとき CがAに及ぼす鉛直方向の力はいくら を A B g 8 (gは重力加速度)で滑 か。 X6) 加速度運動中, CとAの間に滑りを起こさないためには, 両者間 の静止摩擦係数はいくら以上でなければならないか。 (兵庫県立大) Level(1)~(4) ★ (5), (6) , Point & Hint (1) Cを取り去った後の運動に目をつける。等速度運動は力のつり合いのもと で起こる。 (2) Bに注目する。 (5)力は2物体間で生じ,それぞれが受ける力の大きさは等しく, 向きは逆向きで あるという作用·反作用の法則を意識して, Cに注目する。 (6) AC 間に滑りけないか 「AA HE日

物理　力学　高校　この写真の本文のようになるのは何故ですか 本文には摩擦力が強くなったからとありますが　何故そうなれば、引き合いに勝てるのかがわかりません

18:18 3月29日(月) 全 21%』 RikaTan 原稿用紙 4/5 れます。このため、作用反作用が力のつりあい と混同されやすいのではないでしょうか。ま た、作用が原因となって結果として反作用が返 ってくるというタイムラグの誤解が生じやすい のもこの語感のせいではないかと思います。 本誌 p.71-73の記事にあるように全てのも のは力を受けると多かれ少なかれ変形します 図3 電車の綱引き が、変形したものが元に戻ろうとして反作用を おもりを載せた方が勝つ。 生じるのだという説明をしたらそれは誤りで す。作用と反作用には同時性と同等性があるの です。因果関係を求めてはいけません。このへ 電車の綱引き んの議論は参考文献5,6に詳しい解説がある 押し相撲の勝負がなぜついたかを考えるため ので参照してください。 にこんな実験をしてみましょう。おもちゃの電 もうひとつ付け加えると、反作用は英語で 車の同じ動力車2台を互いに逆向きに連結して 引き合いをさせてみます。動輪の滑り止めゴム reaction といいますが、これまた「リアクシ ョンが返ってくる」という日常語の語感と結び は外しておきます。水平面上に置いてスイッチ ついて誤解を生みやすい気がします。実は垂直 を入れると、双方とも車輪がスリップして動き 抗力は英語でnormal reaction というので ません。まさに引き分けの状態です。 (だからNという記号で表す)、きっと英語 圏の人たちも作用反作用と力のつりあいを混同 次に、一方の電池を故意に「弱った電池」に して車輪が弱々しく回転する状態で勝負する することが多いのだろうなと想像します。 と、弱い方が引きずられると思いきや、やはり 引き分けで動きません。 参考文献 ところがこの状態で、図3のようにどちらか 一方におもりを載せると、必ず載せた方が勝っ 1)筑波大学附属学校教育局(2005) 「試験 問題から見る教員採用の現状と課題」時事通信 のです。弱い電車もおもりを載せるだけで、元 出版局 気な電車に勝てます。 2)鈴木亨(2006)「作用反作用の法則にま 勝った方の電車に注目すると、引き分けの時 つわる誤解」物理教育通信 No.123 は、相手に引かれる力と面から受ける摩擦力が 3)飽本一裕(2001)「クイズで学ぶ大学の 等しくて「つり合っていた」のですが、おもり を載せると摩擦力が増すのでつり合いが破れ、 物理·たいくつな力学と波動がおもしろい」講 談社ブルーバックス 前進することができたのです。したがって綱引 きも相撲も質量が大きいほど有利です。 4) 「物理基礎」 (2.東書·物基301)東京 書籍 2013年 5)石井信也「理科実験を楽しむ会」の HP 名前のイメージにダマされるな http://sound.jp/oze_isihi/ 反作用という名前には、「作用を受けたこと 6)鈴木亨(2002)「理解と因果関係」物理 に反対/反応する」というような語感が感じら 教育通信 No.107