万有引力の問題です 円軌道と楕円軌道でエネルギー保存の式を立てるのですが地球から最も遠い点での速さがVで距離6Rなのに式で楕円の万有引力による位置エネルギーは円軌道と同じ2Rとしても良いのでしょうか。楕円軌道は等速でないかつ6Rの地点が速さVのはずですが

GM = GR³+1 より 円軌道 2 + m² = G/M² + E = = ²³² G+m m 2R 2R だ E= EA

(2)で写真二枚目の5行目の式 Ry1'＝(Mcosθ/2w)×｛g(w+h tanθ )－(vcθ^2(h－wtanθ))}＝0 があると思うのですが、その直前で「P1を中心として反時計回りに転覆しないためには、重心がP1より右側になければならない。よって、w－h ta... 続きを読む

Chapter 1 力学 Section 1 力と運動 例題 10 等速円運動 ② 図1はレールに乗っている列車を正面から見た 図である。 レールの幅は2w であり, 列車の質量は Mである。 列車の重心Gは、レール間の中心線上 で、レールと車輪の接触点から高さんの位置にあ る。 空気の抵抗や摩擦力などは無視できるものと して、以下の問いに答えなさい。 (1) この列車が,たいらな地面に水平に敷かれた 円形の曲線路を、一定の速さで通過している。 (A) 重力加速度をg, 列車に作用する慣性力を Fとして, 曲線路の内側のレールから列車 が受ける垂直抗力 R1 と, 外側のレールか ら列車が受ける垂直抗力 R-2 を、 それぞれ M, w, g, F, h を使って表しなさい。 図2 (B) 曲線路の半径を , 列車の速さを”として, 慣性力F を M, r, o を使って表しなさい。 ただし,rはレール 幅 2w に較べて十分に大きいものとする。 (C) 列車の速さが大きくなると, R, が減少し,やがて列車は転覆する。 この場合の限界の速さve を wr, g, hを使って表しなさい。 (2) 曲線路では, 列車の安定を増すために、 通常, 曲線路の外側のレー ルを少し高くしている。 図2に示すように, 線路が角度日の傾きを つけて敷かれているとして, 列車が転覆する限界の速さve を w, r, g,h, θ を使って表しなさい。 (三重大) w wo 200 考え方の キホン to 10 I (1) (A)右図のように、車輪とレールとの接点をそれぞれ P1, P2 とし, 車輪がレールから受ける抗力の水平成 分をそれぞれぃたとする。 鉛直方向の力のつりあ いより I 1 円運動の問題では,中心方向外向きの慣性力すなわち遠心力を考慮 すると, 有効な場合が多い。 例えば、人工衛星の中で宇宙飛行士が ふわふわ浮いて見えるのは, 人工衛星から見て, 宇宙飛行士に働く地球の万有引 力と遠心力がつりあうからである。 この問題でも、列車から見た遠心力を考慮す ると, 剛体のつりあいの問題として扱うことができる。 なお、遠心力をむやみに軽んじてはいけない。 現代の物理学では,遠心力 ( 般には、慣性力)といわゆる実在の力 (この場合は, 向心力)とは、同等である I とみなす。 (2)までは、外側のレールは高くしてない。 1 R1+R2-Mg=0… ① P2 のまわりの力のモーメントのつりあいより Mgxw-R1 ×2w-Fxh=0 ② 〔注〕 P1 のまわり: R12×2ω-Mgxw-Fxh= 0 ③ ①② (あるいは, ①, ③ あるいは, ②③ より -Mg- R₁₁ = h R2= g+. 〔注〕この場合の向心力はf+fである。 水平方向の 力のつりあいより、 S 2w (B) 円運動の加速度は2/rだからF=Mv²/r (C) (A)からわかるように, R2は常に正である。 (B)も用いて h Mv² :. R₁₁=Mg-20 =0 :: Vc= F fi+f₂=F=Mv² /r (2) 右図のように車輪がレールから受ける抗力の斜面に垂 直な成分をそれぞれRai', R2' とし、斜面に平行な成分を それぞれだとする。 斜面に垂直な方向の力のつりあ いより P回りの モーメント Mo -F R入 Mcose {g(w+htand)- 2w fr Vo² r rwg h R₂₁ Ra Mg Ri'+R,a'′-Mgcos0-(Mus/r)sin6=0・・・・・・・・ ④ PT P3 Or MY K P2 のまわりの力のモーメントのつりあいより下 Mgx(w+htane)cos-Ra'x2w_(Mu²/r)x(h-wtand) cos0=0 BA w ....... 5 Mg x (cose+ htang.cosa) Pr カ 〔注〕 Pi: Ri' ×20-Mgx(whtand)cos0 (Mur) x(h+wtand)cosB = 0.⑥ ④,⑤ (あるいは、④⑥ あるいは, ⑤⑥ より 列車 の動き Mer x (hcoso-tutanocuse) (h-wtan6 tan 0)} B 10 1-1 力と運動 47

光がレンズを通過する際、レンズへの進入と出ていく際とで二度屈折すると思うのですが、右下の図bではレンズを縦に二等分した線上での一度の屈折で考えているように思われます。レンズの厚みに関して問題文では特に言及されてはいないのですが、厚みを無視して考えているということでしょうか？

図のような光学装置 がある。 回折格子に は1cm 当たり400本の Level (1)~(3) ★ Point & Hint 「格子定数述の回折格子によっ て強め合いが起こるのは d sin 0= må 単色平行光 溝が切ってある。 レン ズレの焦点距離はF-100cm で, LとスクリーンSの間の距離も100 cmである。 装置の左から単色平行光線を入れると、Kで回折した先は Lを通過スクリーンS上に集光する。 同折角は小として近似し。 答は有効数字2桁で求めよ。 (1) 静止状態にある水素原子から放射される先 (H｡ 線の波長は 656 [nm] である。 これをKにあてるとき S上にできる千 この明るいの間隔は何cmか。 (2) ある星雲から放射されるH。線をKにあてて干渉縞を観測したと ころ。 S上にできた明るい縞の間隔は、(1)の間隔に比して0.011cm だけ小さくなった。 この星雲は地球に近づいているのか､それとも 遠ざかっているのか｡ また。 この星雲の速さはいくらか。 ただし、 地球は静止しているものとし、 光速は3.0×10m/s とせよ。 (3) KとSのに、 屈折率1.33の水をつめた。また、レンズLは、この 中で焦点距離が100cm であるレンズに取り替えた。 波長656mmの Ha線をKにあてるとき, S上にできる明るいの間隔は何cmか。 ((新潟大) 角の方向である。 (1) 平行光線は焦点面上に集 波長入 d Ka ? 光の干渉 10:0FA 路差 27 焦点距離 b

重力加速度って絶対変わらないんですか？

問題６が全てわからないので、分かる方教えて下さい！よろしくお願いします

図5 (1) AB間、BC間の各区間について、小球の平均の速度を, 有効数字2桁で答えよ。 (2) 小球の速度v[m/s] と時刻t [s] の関係をグラフに表せ。 (3) H-01 星の表面における重力加速度について, 最も適するものを、次のア~カから選べ。 ア.0.40m/s21.0.80m/s2 ウ.1.6m/s2 エ.2.4m/s2 オ.3.6m/s2 カ.4.8m/s2 問題6 図6のように、 小球 A を鉛直上向きに投げ上げ, 最高点に達した瞬間に、 小球 B を地面 から鉛直上向きに速さv で投げ上げた。 このとき,図6のように, 小球Aは地面から高さん の点にあり, 小球Bの真上に位置していた。 小球Aが最高点に達した時刻を t = 0, 小球 A,Bが衝突する時刻を tv, 重力加速度の大きさをg として,次の各問に答えよ。 ①1 衝突時における小球 A, B の地面からの高さを,t」 を含んだ式でそれぞれ表せ。 (2) 時刻t を,vo, h を用いて表せ。 ③ 衝突時における小球 A, B の地面からの高さを,」を含まない式で表せ。 (4) 小球 B が最初に地面に落下する前に小球Aと衝突するためのひ の条件を求めよ。 h 図6 小球 A ひ 小球 B (問題は以上)

(2)の問題(画像1枚目)は、模範解答では2枚目の画像でシャーペンで囲んでいる公式を使って解かれていたのですが、星印をつけた公式を使って解く方法はないのでしょうか？

指針 投げ下ろした点を原点,鉛直下向きをy軸の正の向きとし、 「v=u+gl」 「y=col+1/2gt2」の式をもとに考える。 解答 小球が地面に達するまでの時間をt [s], 地面に 達する直前の小球の速さを [m/s] とする。 「y=vot + 12/2gt」より 39.2=9.8×t+m×9.8×12 両辺を 4.9でわると 8=2t+t2 t'+2t-8=0 t>0 であるからt=2.0S (t-2)(t+4)=0 また,このときの速さ [m/s] は 「v=vo+gt」より v = 9.8+9.8×2.0=29.4≒29m/s 21. 鉛直投げ下ろし 地上 25mの高さからボールを投げ下ろしたところ, 1.0秒後に地面に 落下した。 重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。 (1) ボールの初速度の大きさ [m/s] を求めよ。 (2) ボールが地面に達したときの速さ [m/s] を求めよ。 (1) (2) 25m 22. 自由落下と鉛直投げ下ろし ビルの屋上から小石Aを静かに落下させ, 2.0秒後に屋上 から別の小石Bを初速度 24.5m/sで投げ下ろしたところ, 2つの小石は同時に地面に落ちた。 重 m/c² + + z あるビル さを 9.8m/ (1) 小球が (2) 最高点 (3) 投げて (4) 投げ 例題 9 指針屋 図容 (1 Tv= 20 (2) 「y= OB A (3) T 23 大 (1) (2 (3

【途中計算】何度も何度も計算しても答えが出ません。どなたかこころ優しいかた教えてくれると助かります。

(3) √ M²-26 M² + ₁ + + ) then ・+ 2017 2 MY ²4² 2 1₁ 1₁-26M(√₁ +1₂) = (² 2 112011 -261-1-26114 #f 49 1) N -2611

何度も何度も計算しても答えが出ません。どなたかこころ優しいかた教えてくれると助かります。

(3) √ M²-26 M² + ₁ + + ) then ・+ 2017 2 MY ²4² 2 1₁ 1₁-26M(√₁ +1₂) = (² 2 112011 -261-1-26114 #f 49 1) N -2611

【途中計算】どうやっても答えが合いません。何が違うんですか？丸しちゃってるのは間違えて丸つけちゃいました。どなたか教えてください！

165 きさをv[m/s] とすると, 力学的エネル ギー保存の法則より, 無限遠点を万有引力による位置エネル ギーの基準点として, ① ② より G, M を消去して、 ひ= +(-G Mm) = 1/2 mx 0 + (-G_Mm R+3RT mv² + 2² ≒9.7×10°[m/s] 2 (2) 無限遠点まで到達すれば、地球の重力は及ばなくなる。無 限遠点での万有引力による位置エネルギーはOLだから, 求 める初速度の大きさを〔m/s〕 とすると, (1) と同様に考えて, 3gR 2 /3×9.8 x (6.4×10°) 1/2 mv ² + ( - G Mm) = 1/2 m² ²) = 1/2m x 0² +0 R ③より,G, M を消去して び =√2gR=√2×9.8 x (6.4×10) = √22 ×7²×82 × 104 = 1.12×10=1.1×10^[m/s] ゆえに, v2 (3) 2GM 72 1^2 解説 (1) ケプラーの第2法則(面積速度一定の法則)より, 一元 r1 1/1/nor = 7/1/2 12 (2) 惑星の質量をmとすると, 力学的エネルギー保存の法則 より 無限遠点を万有引力による位置エネルギーの基準点と して, 1/2 mv ² + ( - G 2 ひ (2) vi²+2GM = 202 ゆえに, v2 Mm/ 12 u2+2GM (11) (p<0は不適) 2 (3) (1)2)の結果より, v2 を消去すると, -(-GMm) 1 = 2 mv₂² + -(-6 ・G 11 20₁= √0₁² + 2GM ( + 2 = 1 ) 12 12 ri (ritr₂) mv² + 2 =一定 165) セ (1) 面積 星を結ぶ 向と惑星 角が0の場 (面積 0=90° ri (面積 THE V₁ = 12 両辺2 整理す (r₁² - r₂²) 1₁ 1₂ = (n+1₂) よって

【途中計算】どうやっても答えが合いません。何が違うんですか？丸しちゃってるのは間違えて丸つけちゃいました。どなたか教えてください！

165 きさをv[m/s] とすると, 力学的エネル ギー保存の法則より, 無限遠点を万有引力による位置エネル ギーの基準点として, ① ② より G, M を消去して、 ひ= +(-G Mm) = 1/2 mx 0 + (-G_Mm R+3RT mv² + 2² ≒9.7×10°[m/s] 2 (2) 無限遠点まで到達すれば、地球の重力は及ばなくなる。無 限遠点での万有引力による位置エネルギーはOLだから, 求 める初速度の大きさを〔m/s〕 とすると, (1) と同様に考えて, 3gR 2 /3×9.8 x (6.4×10°) 1/2 mv ² + ( - G Mm) = 1/2 m² ²) = 1/2m x 0² +0 R ③より,G, M を消去して び =√2gR=√2×9.8 x (6.4×10) = √22 ×7²×82 × 104 = 1.12×10=1.1×10^[m/s] ゆえに, v2 (3) 2GM 72 1^2 解説 (1) ケプラーの第2法則(面積速度一定の法則)より, 一元 r1 1/1/nor = 7/1/2 12 (2) 惑星の質量をmとすると, 力学的エネルギー保存の法則 より 無限遠点を万有引力による位置エネルギーの基準点と して, 1/2 mv ² + ( - G 2 ひ (2) vi²+2GM = 202 ゆえに, v2 Mm/ 12 u2+2GM (11) (p<0は不適) 2 (3) (1)2)の結果より, v2 を消去すると, -(-GMm) 1 = 2 mv₂² + -(-6 ・G 11 20₁= √0₁² + 2GM ( + 2 = 1 ) 12 12 ri (ritr₂) mv² + 2 =一定 165) セ (1) 面積 星を結ぶ 向と惑星 角が0の場 (面積 0=90° ri (面積 THE V₁ = 12 両辺2 整理す (r₁² - r₂²) 1₁ 1₂ = (n+1₂) よって