解き方を教えてください

ⅡⅠ 図のPQは水平面上のレール, QRSはOを 中心とする半径rの半円レールでPQと QRSはQでなめらかに接続されており, Q とOとSは同一鉛直線上にある。 いま, PQ上に質量mの小球Kを置き, こ れに水平で右向きの初速を与えてすべらせ たら、小球Kはレールの内面に沿って運動 し, レールの最高点Sから水平に飛び出し てPQ=2の点Pに落下した。 レールはな めらかなものとし、重力加速度の大きさを」として、次の問い (問1~ 8 ) の答えをそれ ぞれの解答群のうちから1つずつ選べ。 (配点 35) K r ①1/12/3 3 2g -2r- 問1 小球KがSからPまで落下するのに要する時間はいくらか。 01/10√1/17/17 √ ① 2r g Co S OF 8 IT JR ⑤ 2. 2√

力学的エネルギー (2)の途中式を教えてください🙇

発展例題 24 ばね振り子の力学的エネルギーー 図のように、天井に固定された軽いばねに質量mのおも りをつるしたところ, ばねが自然の長さからだけ伸びた 点0で静止した。 おもりを下に引きOからばねがαだ け伸びた点Aで静かに放した。重力加湿度の大きさを」と する。 (1) このばねのばね定数はいくらか。 この 解答 (1) ばね定数をkとすると,点での力のつりあいから, 平面上に kxo-mg=0 よって, k=mg XCO FACIEEJATIO (2) 点Oを重力による位置エネルギーの基準とする。 点0 でのお もりの速さを”とすると,点Aと点0での力学的エネルギーは 等しいから, 平 HOMO (2) おもりが点0 を通過するときの速さはいくらか。たし D (3) おもりが達する最高点の, 点0からの高さはいくらか。 考え方 弾性力と重力による運動力学的エネルギーが保存される。E=K+U=一定 0+ (−mga) + ¹k(x₁+a)² = 1 {mv ² + 1/2 kxo ²1 stb... h② 23 2 k =a. ①,②から1/12/ka²/12/2mu よって,v=q = a√3/1² = m Vxo 最高点の点 0 からの高さをxと になる。 000000000 9 ①.③から1/2/kd2=1/12/kx²2 よって、x=a 35, -kx2 よって, x=a 自然の長さ cxo 0000000000 F000000000 a 補足 (3) 点0 をおもりの変位 xの原点とし, 鉛直上 向きを正の向きとする。 このとき,自然の長さ の位置はx=x である。 ・ • 0<x<xの場合: ばねの伸びは x-x xx の場合: ばねの縮みはx-xo 最高点の位置x が (3) 最高点では速さは0 どちらの場合でも, 弾性力による位置エ すると,点Aと最高点での力学的エネルギーは等しいから、ネルギーは 0+(-mga) + 1/12/k(x+a)^2=0+mgx+1/12k (x-x)?…. ③ 1/k(x-x₁) ² JIM OR*

x方向は力積なしの意味がよく分かりません。 教えてください🙇🏻‍♀️

チェック問題 2 固定面との斜衝突 質量mの小球を自由落下させ,傾き 30° のなめらかな斜面に衝突させたところ, 20 水平にはね返った。 衝突直前の速さを v として,次の量を,( )内を用いて表せ。 * (1) 衝突直後の速さ” (vo) * (2) この衝突の反発係数e (3) 斜面から小球が受けた力積の大きさI(m,vo) 解説 (1) なぜそのように分けるので すか? 500 m (2) 方向のみに注目して,e= どうしたらよいのか, はじめの一歩がわかり ません。 30° まずは,斜面と平行成分 (3軸), 垂直成分 (y 軸) に速度を分解して, 前中後の図をかくよ。 001 y SOD CIT y軸と逆向き ① を代入して、Iについて解くと, I = Vo それは、図のように, x 軸方向には全く 力積を受けない(重力の力積は衝突時間 が短く無視できる) から, 運動量が保存す ることと,y 軸方向は衝突面と垂直だから, 反発係数eの式が使えるからだよ。 x 方向のみに注目して、《運動量保存則》(p.139)より, 001 mvo sin 30°= mv cos 30° 09.00 1 (m) coll V₁ (m) 2 -mvo √3 標準 6分 Vo ① ( ① より ) 30% V よって、 v= v sin 30° 1 Vo cos 30° 3 (3) 方向のみに注目して,〈力積と運動量の関係》(p.137) より, mvo cos 30°+ I = musin 30° x軸方向は 力積なし 30° 30% 457- x

（☆）矢印の式整理が何度やっても上手く行かないので教えてください🙇‍♀️

eMe D AMB (Mo MA² e² (1 (PB MI.DI 衝突の法則 2式より、 I. 2 MAVA MBVB = MAV VB-VA V-O MA-MBe MA+MB MAMB I 2 MAT MB 衝突の法則 接触面に V AW - = - MAV²³ - ( = MAVA"` + = MEVE²") = V²x (1-e²) // (²) e = VB-=eV V B coefficient of restituition 衝突後に返却される割合 -MAll+e) -MAT MB 全体としての勢いが保存!! (MA(VA) x + MB (VB) x = MA P MA(VA)Y + MB (VB) Y = MAL-V sing) (VB) X- (VA) X Vcos - .x V アイガックニュー e=1のとき、1

(2)の答えが3mgになるのですが、何故そうなるのか教えてください！

| 3 図のように, 滑らかな水平面上に、質量 M の台車を静止させる。 台車の表面は水平で, P点よ り左側が滑らかで、 右側は摩擦がある。 台車の左 端には質量mの小物体Aが置いてあり、 その鉛直 上方の点から長さLの軽い糸で質量mの小球 Bをつり下げる。 糸が水平になる位置で小球Bを静 かに放したら､ 小物体Aと弾性衝突して, 小球Bは 衝突直後に静止した。 台車の摩擦面と小物体Aと の間の動摩擦係数をμ, 重力加速度をgとして 下 記の問に答えよ。 (1) 衝突直前の小球Bの速さを求め, g, Lを用いて答えよ。 (2) 衝突直前の位置で糸の張力の大きさを求め, mgを用いて答えよ。 (3) 衝突直後の小物体Aの速さを求め, g, I を用いて答えよ。 (4) 動き出した小物体Aはやがて台車に対して静止し, 台車と小物体Aは一体となって運動した。 このとき の台車の速さを求め, m, M, u を用いて答えよ。 (5) 小物体Aが動き出してから台車に対して止まるまでに, 小物体Aが台車に対して滑った距離を求め、 μm, Mug を用いて答えよ。 B (m) L L A (m) CORP PM M”

物理、【単振動】 どうしてこれはマイナスになるのでしょうか？どう見ればそう解釈できるのか教えて欲しいです。vのみプラスなのもわかりません

Step きり 2 解答編 p.74~79 大井 を埋めよ｡ 139 単振動次の の長 光 単振動は,一般に①運動する物体の正射影とし て表される。円の半径を 4,角速度を①時刻 t=0 合いのときの物体の位置をPとすると,時刻におけるスレ クリーン上の座標は♪=②と入される。ほし におけるスクリーン上の単振動の速度を加速度を る。 aとすると,v= 3) と表される。 auを用いて表すとa=⑤であ る。 またが正に最大になるとき、b==⑦となる。単振動において を とよぶ。質量mの物体に万Kでは正の定数)と表される wot スクリーン POU Aを ような ⑩0 力かはたらくとき､物体は単振動する。このときの周期Tはm Kを用 T=① / と表さ mot自然 hot fit to Max 物理 10 140 0.30- AB 40-40-06 z物体がある。この物体は、 M

この問題で解説だとレンツ・ファラデーの法則による誘導起電力の公式V=|-ΔΦ/Δt|で解いているのですが、 問題文から磁束密度がBで一定と書いてありかつ、導体棒が磁束を横切るのでローレンツ力による起電力V=vBlで解くのではないのですか？

物理 問4 長さ2ℓのまっすぐな細い棒 OPQ がある。 OP部分は長さlの不導体でで きており, PQ部分は長さlの導体でできている。図4のように、この棒 表の向き) の磁場(磁界)中に水平に置いて、 水平面内で点0 を中心として 印の向き(図4の反時計回り)に一定の角速度で回転させる。このとき, PQ間に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 また、点Pと点Qはどち OPQ を 磁束密度の大きさがBで一様な鉛直上向き(紙面に垂直で裏から W らが高電位か。 これらの組合せとして最も適当なものを,後の①~④のうち から一つ選べ。 4 O 誘導起電力の大きさ / Bl² w 1/ Bl ²00 32 2/Bl³ co 3 Blu 高電位 P Q P Q -G =220² MOL V url= 2 Blw² 1/tw. Al

黄色のマーカー引いてる所がわかりません。 （1）のｙ成分はなぜ−g cosθになるのでしょうか。 なぜ−がつくのかがわかりません。

口 発展例題5 斜面への斜方投射 [物理 図のように,傾斜角 0の斜面上の点Oから, 斜面と垂直な 向きに小球を初速v で投げ出したところ, 小球は斜面上の 点Pに落下した。 重力加速度の大きさをgとして,次の各問 答え 指針 重力加速度を斜面に平行な方向と垂 直な方向に分解する。 このとき, 各方向における 小球の運動は,重力加速度の成分を加速度とする 等加速度直線運動となる。 ■解説 (1) 斜面に平行な方向 にx軸、垂直な方向に y軸をとる (図)。 重力 加速度のx成分,y成 分は,それぞれ次のよ うに表される。 O (1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。 (2) OP 間の距離を求めよ。 y -gcosoi 2 gsin g P x 成分 : gsin0 y成分: -gcose 方向の運動に着目する。 小球が斜面から最も はなれるとき, y方向の速度成分vy が 0 となる。 求める時間を とすると, 「vy=v-gcoset] の式から, 0=v-gcose・t t₁ = Vo gcoso (2) Pはy=0 の点であり, 落下するまでの時間 をもとして, 「y=vot-- - 1/27g cost ・f2」の式から, 0=vol2-1212gcos0.12 0=1₂(vo-cost-t₂) t> 0 から, t₂ = 200 gcoso 発展問題 48,52 Vo O x 方向の運動に着目すると, x=-12gsinet か ら, OP間の距離xは, x= =1/29s gsino.t=1212gsine. 2v" tan0 gcoso P 200 gcoso Point 方向の等加速度直線運動は, 折り返 し地点の前後で対称である。 y=0 から方向 の最高点に達するまでの時間と, 最高点から再 びy=0 に達するまでの時間は等しく, t=2t, としてを求めることもできる。

2枚目の問3の解答に「十分時間が経過したあと、両方のコンデンサーの極板間の電圧は1/3Vとなる」とあるのですが、1/3Vってどうやって出したのでしょうか？

A C,は極板面積S,極板間隔dの平行板コンデンサーであり,極板間には何も 入っておらず真空である。 C2はC, と同じ極板面積と極板間隔であるが,極板間 に比誘電率2の誘電体がはさまれている。 このコンデンサー C1, C2 と抵抗値R の電気抵抗R,起電力Vの電池, およびスイッチ St, S2 を使って図1のような 回路をつくった。 はじめ、スイッチ S, S2 は開かれており, コンデンサー C, C2 に電荷は蓄えられていない。 真空の誘電率をco とする。 S2 S1 ① & SV d 15 ④ EodV S2 Ha CF... 問1 スイッチ S を閉じて十分に時間が経過したとき, C に蓄えられる電気量Q として正しいものを,次の ①~⑥のうちから選べ。 Q 1 (5) 図 1 EodV Eo SV² 2d SIE C₁ = a 80 す 80 SV Q = d 20 物理 13 R Oc (3 ⑥ Eo SV de Eod V2 2S

（1）の-½—gt ²ってなんですか？ 最高点から自由落下した高さ？ってことですか？わかりません

:自由落下 図のように、 水平右向きに x軸, 鉛直上向きにy軸を とる。 座標 (10) に点Aがあり, (1, h) に点Bがある。 小球Pを原点Oから、x軸の正の向きより角0 上方に 速さ で発射すると同時に, 小球Qを点Bから自由落 下させた。 重力加速度の大きさをgとする。 解答 vo Coso・t=l よって,t=- (1) P が x=lに到達するまでにかかる時間tは, 1 Vo COSA (1) P x=l に到達したときのy座標を求めよ。 OVER P (2)PがQに命中するためには, 0, l,hの間にどのような関係が成り立てばよい か。 (3) Q が点Aに到達するまでに、PがQに命中するためのひの条件を,L,h, g を用いて表せ。 このときのPのy座標yp は, 1 yp=vosin0・t- 2 考え方 (2) Px=1に到達したときに,(Pのy座標)=(Qのy座標)になればよい。 (3) PQに命中する位置のy座標が正であればよい。 yo=h-- −gt²=v₁sine.. g1² 2vo cos²0 y=h-- =ltan0- (2)Pがx=l に到達したときのQのy座標 yo は, 2 - 1/²gt² = h - 1279 (v₂cose)² = h =h- yp=ya であれば、PがQに命中するので Itan 0- gl² 200²cos²0 -=h- h (3) tano=7のとき、 右の図より, OB=√2+ h2, cos0=- gl² √1²+h²\² 200² 1 =h-9(1²+h²) 2002 gl² 2vo cos²0 1 √1²+h² >0であればよいので, h-g(1²+h²) > ->0 2002 00より> 1 VO COSO (COSO) Vo cose g(1²+h²) 2h h>g(l² +h²) 200² - だから, 1 29 y gl² 2vo²cos²0 よって, tano= h √²+h² Un vo²>9 (1²+h²) 2h 117 OB 補足 (2)0) (tan0=¹) ら,PをQに命中させる には,PをQに向け 発射すればよいとわか QoB Vo P 0010 k か この理由をPの 「重力を無視した! 変位」と「自由落 位」 にわけて考え 力を無視した場 位」は、初速度 直線運動の変 自由落下 とQで同じな Q に命中させ 力を無視した がP(点)が の向きであれ 重力を無視 した場合の 変位 Vo