大阪市立大学 物理 2019 問5ですが、万有引力による位置エネルギーは考えなくてよいのですか？ また慣性力を使っているので、慣性力のした仕事なども考える必要があると思ったのですがどういうことですか？

-k) 大-理系前期 のをすべて求 00/90 P, 辺BCを あるとき,P OLD 泉 l を考える. A M , β として, こで囲まれた 大阪市立大理系前期 物理 (2科目 150分) 第 1 問 (35点) 2019年度 物理 21 図1のように、地球の中心をEとし, 球形のカプセルの中心Oが,Eを中心とした等速 円運動を行っている.ここで, カプセルの重心はOと一致している. EO間の距離はであ が中心に集まった場合と等しくなることを用いて, 以下の問いに答えよ. る。 地球の質量をM,万有引力定数をGとし, 地球がおよぼす万有引力は、地球の全質量 問1 カプセルの中心の速さ, 等速円運動の周期, および角速度を求めよ. 図2のように,EとO を結ぶ直線を軸とし,Oを原点とする.EからO に向かう向き をェ軸の正の向きとする. カプセルの中に,質量の無視できる長さ 21 の細い円筒を設置し た。ここで、円筒の端はæ= -l およびæ=lであり, 円筒の中心軸は,常に軸と一致さ せている. 質量mの小球を、円筒内のx=xo (No > 0) に静かに置いたところ,軸の正の向きに動 き始めた.ここで,小球は円筒の中を, x軸にそって, なめらかに動くことができる.小球 の質量はカプセルの質量に比べて十分小さく,また, カプセルと小球間に働く万有引力は無 視できるとして、以下の問いに答えよ. 間 2小球が位置π (20≦x≦り)にあるとき、小球に働く万有引力のェ成分を求めよ。た だし,1と考え,|a| ≪1 に対する近似式 =(1+α) = 1 - na を用 いよ. (1+a)^ 問3 円筒とともに回転する観測者からみたとき, 位置にある小球に働く力の成分F を の関数として求めよ。 ただし、 問2の結果を用いよ。 また, 解答用紙のグラフ に,Fをæの関数として描け.

【物理、光の性質、フィゾーの光速測定】 2枚目に書いたんですけど、これが質問です。 ずっと考えても調べても出てきませんでした。 教えて欲しいです

例題 フィゾーの光速測定 AP₁ ・ゾーは、右図のような装置を用いて, 初めて地球上で光速を測定した。最初,歯車 止まっているときには、歯の間を光が通り, 遠くにある平面鏡に反射して再び歯の間を通 り抜けて戻ってくる。歯車を回転させると, 光が反射して戻ってくる間に歯が動くので 回転数を上げていてことで反射光が歯に遮ら れてしだいに暗くなる。 さらに回転を速くし ていくと,再び明るく見えるようになり, 最 でも明るくなるときの回数から光速が求められる。 いま 歯数4000の歯車を用い ると、回転数が毎秒201 回転数が毎秒20回になったときに初めて最も明るくなり、光速の値として /3.0 x 10°m/s が得られた。 歯車と平面鏡との間の距離はいくらか。 Plate UTA 2 反射光が一度暗くなって再 び明るくなるのは, 歯が1コマ 分だけずれたことによる。 センサー 84 フィジーの光速測定 歯がコマ分回転した時 間と、光が歯と平面鏡と の間を1復めた時間とが 4個/IS 1849年,8.6kmの距離に光を往復させて光速測定を行った。 1960 半線の奴 光源 3.0×10+ S 観測者 解答 反射光が最も明るく見えるのは、歯 車の歯が1コマ動く間に, 光が歯車から 平面鏡までの距離L [m]の区間を1往復 2L 3.0×10° ハーフミラー このときするときである。 光の通り道を1s間に 通過する歯の数は、 1000×30=3.0×10 [個/s] 歯車の歯が1コマ動くのに要する時間は、 るから、 1 id H 歯車 V ･276 1 3.0×10^ 平面鏡 1コマ 光 sであ NA-AM ゆえに, L = 5.0×10'[m〕

あっていますか？💦

半径Rの地球から 地球の中心から距離 3Rの円軌道 に,人工衛星を2段階の操作で打ち上げる。 まず, 地球 を1つの焦点とし、点Pで地表に、点Qで半径3の円 軌道に接する楕円軌道にのせ、次に,点Qで円軌道に移 行させる。地表での重力加速度の大きさをgとする。 惰 円軌道上を動くときの, 点Pでの速さ up, 点Qでの速さ Q, 半径3Rの円軌道上を動くときの速さひ をそれぞれ 求めよ。 また、それらの大小関係を答えよ。 {.R.Up==.3R 20 Up=3UQ Va = + Up GH=gR - (-6) 16+ (-6) tv²²- 6M — U6-677 GM= R 6M I no² - I no² = 260² - SM 36(4 3R 3R 2BM 2012 42a² = 30 3R U₁ = √√ GH √y Up- 3√22 3QR 13 Up 3R Po R 「発展問題247 3R va OQ

（2）を教えていただきたいです。

〔4〕 万有引力 5000 万有引力定数をG[N･m²/kg2], 地球の質量をM[kg], 地球の半径をR [m], 衛星 の質量をm[kg] として,以下の問いに答えよ。 [A] 地球を中心とする半径 [m]の円周上を, 地球の自転と等しい周期T [s] で, 自 転の向きに赤道上をまわる人工衛星は、地上から静止して見えるので、 静止衛星と いう。 SI (1) 地球の自転の角速度は何rad/sか。 T を用いて表せ。 (2) 静止衛星の円軌道の半径[m]を, G, M, T を用いて表せ。 M 18-===-=Rm2

【右ねじの法則】何をどうみたら、これが時計回りになるのかわかりません。

F=mH 小さな磁極間にはたらく力 は, |m|.|ma| F=k (磁気力に関するクーロン の法則) H ●センサー 127 小磁針のN極は合成した 磁界の向きを指す。 右ねじの法則 H Tb Hs=kmx (4L) 2 16L2 (2) 右図より,H⊥Ⅱだから、 H=√H² + H₂² 232 第IV部 電気と磁気 kmm 例題 83 円形電流と小磁針 右図のように、半径r[m]の円形コイルを,水平面に垂直 に,コイルの円と水平面の交わる線が南北方向に平行になる ように配置し, コイルの中心に小磁針を置いた。コイルに IAの電流を流したところ、小磁針のN極が北西の向きを 指した。 この地点における地球の磁界の水平成分の強さはい くらか。 また、コイルに流した電流の向きを答えよ。 2 kmm 2 16L2 (N/Wb) + 912 /337kmm 144L2 2r 解答 円形コイルの中心にできる磁界の強 さをH[A/m〕 とすると N - [A/m〕 -5L- 北 367 円形コイル H' H= 「地球の磁界の水平成分の強さを H [日 [A][m]とする。 小磁針のN極は、その真上から見だ 点における合成した磁界の向きを向くので、 合成した磁界をH' [A/m〕 とすると、上図のような関係が 45° I る。これより, H=Hとなるから, Ho=. [A/m] 2r せん 右ねじの法則より、コイルを流れる電流の向きは、 イルを東側から見て時計回りの向き。 元 例題 85 各辺の とる。 車 を流した Nのy座 ア数 q[C), E (1) 半 (2) 流 (3) n •+ ホール交 のつり qE-

解き方知りたいです

(1)次のエネルギーの説明について,( )にあてはまる語を映像の中の解説(映像の右側の 板書)から抜き出して答えなさい。 (完全解答=両方正解で。) エネルギーとは ( ① ) 能力であり,さまざまに形を変えるがその総量は変わらないという法 則を( ② )という。 (2) 放射線崩壊をするヨウ素131 (半減期8日) が1/512になるまで何日かかるか。 1の位まで正確 に答えなさい。 2 日 (3) 次の被曝の説明について,( )にあてはまる語を映像の中の解説 (映像の右側の板書 ) から抜き出して答えなさい。 (完全解答= すべて正解で) m 放射線障害とは大量被曝で,( ① )することであり, (②)から放射線を受ける外部被 曝と ( ③ ) から放射線を受ける内部被曝がある。 ① (4)以下の文章中の( )にあてはまる語を映像の中の解説 (映像の右側の板書) から抜き出 して答えなさい。 (完全解答=両方正解で。) 太陽光や太陽熱, 水力など自然界で定常的に補充されるエネルギーを ( ① ) (非枯渇性エネ ルギー)といい, 地球上に存在する量が限られているエネルギーを ( ② )(非再生可能エネル ギー)という。

60kgの人にかかる重力って地球上だと、Fg=mg=60×9.8=588Nであってますよね、、？

4番の問題です。教えて下さい

1 図のように、地球を中心とする半径rの円軌道上を まわる人工衛星を加速し、 楕円軌道に乗せる運動を考 える。 万有引力定数をG、地球の質量をMとして､ 次の各問に答えよ。 ただし、 万有引力だけを受けて、 地球のまわりを円運動や楕円運動する人工衛星につ いても、惑星の運動に関するケプラーの法則と同じ法 VB 則が成り立つ。 (1) 地球を中心とする半径rの円軌道上をまわる人工衛星の円運動の周期 To を求め 点Aで人工衛星の速さを、 Vo から瞬時に加速して VAにしたところ、人工衛星は 軸とする楕円軌道上を運動し、地球から最も遠ざかった点Bにおける速さは VB で から点Bまでの距離はRであった。 B R- 地 (2) ケプラーの第2法則から、点AとBで面積速度が等しいことを表す式をr, R を用いて示せ。 (3) VA を、 G、M、R、 r を用いて表せ。 (4)R=9r のとき、 楕円軌道上を運動する人工衛星の周期は T の何倍か。 (5)人工衛星を無限遠に到達させる(R) を無限大にする)のに必要なVA の最小値

なぜ、mrω2乗がでてきたのですか？ 教えてください。

164 問題演習 万有引力の問題を解く! 地球上のどこから見ても静止 1 して見える静止衛星は、赤道 上空の円軌道を地球の自転周期と同 じ周期で回っている人工衛星であ る。地球の質量をM. 地球の自転周 期をT, 万有引力定数をGとしたと き、 静止衛星の軌道の半径はいくら 元流 ② の関係は、 解く!」 27 準備 周期Tと角速度 mrw² = G よって, Mm 下のわ mruなのか 10-17 周期T (地球の自転周期と同じ) T= です。 これは公式として覚えておいて よいですが､忘れたときは, 角速度 2 (1秒で2ラジアン) で回転する円 運動の周期は1秒ですから, そこから 簡単に導けます。 END そこで,角速度 ω を使った円運動の 運動方程式を立てます。 求める軌道半径をr. 静止衛星の質量をmとすると, 円運動の(動径方 向の) 運動方程式は, r = (GM) + この式に=準を代入して. 静止して見える T 地球 8-18 周期T (地球の自転周期と同じ) 地球 M 円軌道 RIC 3 GMm m

ホイートストンブリッジです。（2）まではいいのですが（3）がどうしてもわからないです。 なぜ電流計が0だと（1）と電圧が同じになるんですか？ あとの計算でV1=80×10^-2 としてますが、これは（1）と流れる電流が同じということですよね？したら（1）のようにキルヒホッフ... 続きを読む

必修 11. 電流と磁場, 荷電粒子の運動 基礎問 電流と磁場 Ⅰ. 図1のように,長い導線を水平に南北方向に張り,そ の真下の距離 10 [cm] のところに小さな磁針を置いて、 導線に電流を流した。このとき,磁針のN極は西に 45° 振れて静止したことから,この場所での地球の磁場の強 さの水平成分は 25 〔A/m〕 であることがわかった。 (1) 導線にはどの向きに電流を流したか。 (2) 流した電流は何 〔A〕 だったか。 (3g) 次に導線を取り除き、かわりにコイルの頭を南北方向と垂直になるよ うに1巻きの円形コイルを置き、その中心の磁場が0となるようにした い。 円形コイルの半径を20〔cm〕 とすると, コイルに流すべき電流の強 79 さは何 〔A〕か。 ⅡI. 図2のように、紙面に垂直な導線P, Qに同じ強さIの 直線電流が流れている。Pの電流は紙面の裏から表に向か う向きに,Qの電流はPと逆向きに流れている。導線P. Qからの距離がともに4の紙面上の点Xに生じる磁場の (福岡大改・愛媛大) 強さを求め、その向きを図示せよ。 I H=- (r: 電流からの距離) 2πr () 円形電流の中心の場合 北 H=- ( r円の半径) 2r 45 C 15+0=3 P 0 10cm 図1 XA a. 3. ●地磁気 地球は北極をS極,南極をN極 精講 とする大きな一つの磁石であり,地表には 地球による北向きの磁場が存在する。 これを地磁気という。 【参考】 磁気量 (磁極の強さ) をmとすると, 強さHの磁場 から磁極が受ける力の大きさFは,F=mH である。 ●電流がつくる磁場 電流がつくる磁場の強さは電流の強さに比例するが, そ の強さを与える式は電流の形状によって異なる。 電流Iがつくる磁場の強さを Hとすると 電流ⅠⅡ (i) 直線電流 ( 十分に長い) の場合 a 図2 H 磁場 (A) SLO TA a 1 Gir Q ルの内部の場合 ソレノイドコイ H=nl (n: 1 〔m〕 あたりの巻数) ●右ねじの法則 右ねじの進む向き ●京靴の向きにとると、右ねじを回す 向きが磁力線の向きを表す。この 磁力 磁力線の向きの接線方向が磁場の間 である。 磁場 クトル和である。 ●磁場の合成 複数の電流による磁場は、各電流がその場所につくる磁場のベ I. (1) 磁針の向きより, 合成磁場の向きは北向 真上から見た図 きから西へ45° 振れているので、 導線の電流が 45 つくる磁場は西向きである。 よって, 導線を流れる電流の向き は、右ねじの法則より, 北向きである。 (2) (1)より、導線の電流がつくる磁場の強さをH [A/m] とす ると, H=25 [A/m〕 である。 電流の強さをI〔A〕 とすると, I 2×0.10 よって,I=5=5×3.14≒16 [A] (3) 円形コイルの中心の磁場が、 地磁気と逆向きで、同じ大き H= -=25 さであればよい。 コイルに流す電流の強さをI' 〔A〕 とすると, I' VI I 2ла 磁場H I. (1) 北向き Ⅱ. 磁場の強さ: -25 よって, I'=10 [A] 2×0.20 TARS KAME I. 導線P, Q の電流がそれぞれ点Xにつくる磁場の強さを H, HQ とすると, I 2лα H Hp=Ho= 導線 P, Q の電流がつくる磁場の向きは右図となる。 磁場の強さが等しく, なす角が120° であることより,合成磁場 の向きは右図の太い矢印の向きである。 また, 合成磁場の強さ Hx は , Hp (または HQ) と正三角形をつくることより, (2) 16 〔A〕 I 向き 2ла' Hx=Hp= 【参考】 成分で求めると, Hx=Hpcos60°×2=He となる。 北 R÷Á÷AN….... (3) 10 (A) a の図 磁力線 .25 [A/m) 電流 磁場 H₂O H60060° Far-102043: H₂ 図 a Q 第4章 電気と磁気 流と磁場, 荷電粒子の運動 177