物理、単振動の問題です。 解説の (3)K=2k (4)U最大=2×1/2ka² の「2×」 (5)2×1/2kx²+1/2mv²=ka² の「2×」 の意味が分かりません 物理 単振動 ばね

必解や52.(2本のばねによる単振動〉 図のように,なめらかな水平面上に質量 m の物体Pが同 じばね定数kをもった2つのばね A, Bとばねが自然の長さ にある状態でつながっている。水平面上右向きにx軸をとり, このときの物体Pの位置を×座標の原点0とする。物体PをばねAのほうへ原点Oよりaだ けずらしてからはなす。このとき物体Pは単振動する。単振動は等速円運動のx軸上への正 射影の運動であるといえる。時刻 t=0 において, 物体Pはちょうど×座標の原点Oを正の 向きに向かって通過した。ばねの質量はないものとして, 次の問いに答えよ。 (1)任意の時刻tにおける物体Pの位置xおよび速度かを,等速円運動の角速度ωを用いて A B 00000 p m 表せ。 (2)任意の時刻tにおいて物体Pが位置xにあるときの加速度 αを,ωとxを用いて表せ。 また,2つのばねAとBから受ける力Fを,kとxを用いて表せ。 (3) 物体Pが x=a に達してから,初めて原点Oを通過するまでの時間 to と,初めて x= 2 -aを通過するまでの時間tを,kとmを用いて表せ。 (4)物体Pの運動エネルギーKの最大値とそのときの位置,およびはばねの弾性力による物体 Pの位置エネルギーUの最大値とそのときの位置を表せ。ただし,wやTを用いないこと。 (5) 物体Pが単振動しているときの速度と位置×の関係を求め,vを縦軸に,xを横軸にと ってグラフに示せ。このとき座標軸との交点を,a, kおよび mを用いて表せ。また、物 体Pが時間とともに図上をたどる向きを矢印で表せ。 【香川大 改)

(2)で力の向きがどっちにはたらくか分かりません

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(1)で分子が1回の衝突で受ける力積が負になる理由が分かりません。後➖前で受ける力積が正で与える方が負にならないんですか？

ダーがあり,このシリンダーに単原子分子 N個か ピストン 3 図のように,断熱材で作られた直方体のシリン らなる理想気体が閉じこめられている。1分子の 質量をm (kg)とする。ある分子の速さを[pd/s] とし,この系の状態を分子運動の立場から考える。 シリンダーの断面積はL'[m]であり, ピストン はシリンダー内をなめらかに動く。気体分子は器壁と完全弾性衝突をする。ただし, 分 子の数 Nは十分大きく,ある物理量aの交個の分子についての平均値をくa》と表す ものとし,ボルツマン定数をR (J/K} とする。なお,kは1分子当たりの気体定数に等 シリンダー しい。 [1) ピストンがシリンダーの底から長さ L[m]のところで静止し, 系は熱平衡の状態に ある。ピストンに垂直な右向きにx軸をとり,分子のx方向の速度成分をv, と表す。 (1) ピストンに衝突する1個の分子を考える。1回の衝突でこの分子がピストンに与 える力積を m, v,を用いて表せ。 (2) この分子が1秒間にピストンに衝突する回数 f,もv, Lを用いて表せ。ただし, 分子どうしの衝突は無視できるものとする。 (3) この系の圧助 P{Pa) を N, m, <v?>, Vを用いて表せ。 ただし, V=L° とす R V (re る。 (4) この系の内部エネルギーU[J]を系の絶対温度T{K)および N, )k を用いて表せ。 (2) 次に,ピストンを速ざ vo[m/s)でxの正の向きにゆっくりと移動させる。 (5) ピストンに衝突する「個の分子を考える。1回の衝突によるこの分子の運動エネ ルギーの変化量はいくらか, m, v, voを用いて表せ。ただし, #oがu。に比べ十 分小さいためvo の項は無視できるものとする。 (6) このとき,系の温度の単位時間当たりの変化量 4才を(温度す, 体積Vおよび単 位時間当たりの体積変化量 AVを用いて表すと 27 vV 4T=- となることを示せ。ただし,AV=Lvとする。 また, voがかに比べ十分小さいた め,f。の変化は無視できるものとする。 /万子が1回の衝突さ受る様は 3 一 () +2mue (-mux)-(mvx): -2mlx ;ピストンに与スるカ積は 作用及用の活則まり 2mじx [Ms] 3 2 22 い。 (m Nm<r's MalA p: 3T PT: nRT 4) PIIVYU)

万有引力 (2)(ア) 2枚目の1つ目と2つ目の等式(T=~とv=~)は成り立ちませんか、？？ 静止衛星になるための速さ=vならvのとき静止衛星だから周期はTになると思って立式しました。。 けど答えが違くなってしまいました。。 どなたか教えてくださると幸いです、。

34 D0 地球の質量をM, 万有引力定数をGとして答えよ。 (1) 地球の自転周期をTとして, 静止衛星の円軌道の半径ァをM T で表せ 。も を水平会か ガス 衛星 (2) 地球の中心Oから距離rの位置で静 止している物体Aがガス噴射をして静 止衛星になろうとする。 (ア) 静止衛星となるための速さvをr, M, G で表せ。 (イ)噴射したガスが無限遠に達するのに 必要な速さ u をr, M, G で表せ。 (ウ) 噴射前のガスを含めたAの質量を mo とし, 噴射するガスの速さ を(イ)の uとする。噴射すべきガスの質量を moで表せ。 A らの高さ自 M 0 (新潟大+大阪市大) 51* 地表から鉛直ト士へ所日

この０はなんの0ですか？

58. カ学的エネルギーの保存 1.0×10°N/m のばねの一端を固定してなめらかな 水平面上に置き,他端に質量0.25kgの物体を押しW0 つけ,ばねを 0.20mだけ縮めて手をはなした。 ば ねが自然の長さになったときの物体の速さ [m/s) を求めよ。 Uュドス K=mしより ばね定数 自然の長さ 58. -0.20m→ る大の 本 BC S 2+ミy CioY(o*) ro.20~±xa25×vite mal エ

最初の「ア」からつまづいています 力学的エネルギー保存則の式が、こうなってしまうのですが、どこが間違っているのでしょうか

|22ばねのついた動滑車とおもりの運動[19○○ ○○大] 図のように,ばね定数k の軽いばねをつけた動滑車と定滑車 とを天井からつるし, これらに軽くて伸びも縮みもしない糸を かけ,その一端は天井に固定し, 他端に質量 M、のおもり A をつける。動滑車には質量 Mg(<MA)のおもり Bがつけられ ている。重力加速度を gとし, 滑車の質量は無視できるものと の中に適するものをそれぞれの解答群 して,次の文中の A A から1つだけ選べ。 (1) ばねが自然の長さになるように, おもり Aを板で支えて 静止させる。そこから板をゆっくり下げていくと, おもり A は距離 D=アだけ下降したところで板から離れて静止した。このとき動滑車 BE はイコだけ上昇しているので, ばねには[ウ]だけのエネルギーが蓄えられ, おもりAとBの位置エネルギーの和は, 板を下げる前のものより, だけ減少 する。また, おもり Aが板にした仕事量はオである。 (2) おもり Aをもとの位置に戻し, ばねが自然の長さになるようにする。そこで板を 急に取り去ると, おもり Aは最大カDだけ下降する。途中 Dだけ下降 したところでおもり Aの速さは最大となり, その値はクである。 2(2MA-MB)g (イ) (2Ma-Malg (ウ)ー(2Ma-MagD (エ))(2M。 -MalgD (エ))(2M。 解習(1(ア) k 2(2MA-Ma)gD 4MA+MB -MalgD (オ)ー(2Ma-Ma)gD (2Xカ)2 (キ)1 (ク), ○○大] 国 「90C 0000000

2枚目解答です。2枚目の青マーカーで引いてあるところですがどうして＋y方向だと判断できるのですか？

2磁場の合成 > p.247, 254 で、2.0 cm 離れた2点A, Bを通り, それぞれz方向と -z方向に同じ大き さ 10Aの直線電流を流す。真空の透磁 率を4て×10'N/A°として,次の問いに 0y 平面上 10 C 答えよ。 (1) AB の中点0における磁束密度の 大きさと向きを求めよ。 60° 60% 0 X A B (2) y 平面上でAとBから2.0 cm 離 れた点Cにおける磁束密度の大きさと向きを求めよ。 3) 点Cを通る導線に,紙面の手前向きに大きさ10Aの電流を流した。このとき, 導線の長さ 2.0mの区間が受ける力の大きさと向きを求めよ。

赤線のmは何故m₂となっているのですか？

288回回 磁極のつくる磁界 N極の磁気量が |23 2.0×10-3 Wb の十分に長い棒磁滋石がある。このN極 から5.0×10-?m だけ離れた場所の磁界の強さは何 N/Wb か。ただし,km=6.3×10*[N·m?/Wb°] とす る。 分に長いとN極 だけとみなせる N

最後になお、のところで自分なりにしてみたのですが、答えがあっておらず、、、教えてください ノートの向きよこになってしまい、見にくいかもしれないです。すみません！

EX1 長さ1の棒の両端に質量 m, 質点が取り付けられている。 棒を糸でつるし て水平に保つには図のxをいくらにすればよ いか。(1)棒が軽い場合と (2)棒の質量が m の場合について答えよ。カの トク このように未知でしかも求める必要のない力(この場合は張かの 糸 A 解床 x. B とき m M 点で 左向 上 A 解 (1) 二軽い”は質量が無視できることを表す。 支 える点0のまわりのモーメントのつり合いよ り(張力Tのモーメントは0) T! A dーxB 0 mg×x=Mg×(1-x) こ mg 図1 1- m+M M Mgt X= 製Eトク このように未知でしかも求める必要のない方カ(この場合は張か。 モーメントが0になるように軸を選ぶとよい。 鶏のモーメントは下向きしかない から回転不可能 =モーメント0 I D m+M° (2) 棒の重力は重心つまり中点Gに働く。点0の まわりのモーメントのつり合いより T )-Mg(Iーズ) mgx + mg|x- x. 1-x GO X= m+2M 2 mg mg 2(2m+ M) なお,答えは mと Mの大小関係にはよらない。 もし,0がGの左側にあるとしても同じ答えと なることを確かめてみるとよい。tのち向 Mg 棒の重力 図2 不 %3D豚)

(2)の解説をお願いします

16 等加速度直線運動のグラフ :軸上を,右の vーt グラブで表 されるような運動をする物体がある。 mal を向 (1) 物体の加速度の大きさは何m/s° か。 (2) 時刻t=0[s]に位置z=D0[m]を通過したとすると, 時刻 t=5.0[s]における位置は何mか。 a 4.0 2.0 t [s] 0 5.0