物理　分散の範囲です 一枚目が問題、二枚目が解答です。 答えはあっていて、解説もなんとなくわかるのですが、解と書いてあるところにある文章の言っている意味がわかりません。（二枚目左ページ下） 赤に比べ、紫に対する屈折率が大きかったら、なぜ二度にわたる屈折における屈折角が小さ... 続きを読む

72 ***Exercise 雨上がりに姿を現した太陽を背にし て空を見ると、色鮮やかな虹が見えるこ とがある. 虹が現れる原理の最も基本的 な部分は、水滴を通過する光の経路に反 射と屈折の法則を適用すれば理解でき る。 簡単のため水滴は球形と仮定する。 図1に示すように、水滴への入射光とそ れに平行で水滴の中心を通る軸XY と の間の距離をとする。 ここでは、この 距離を水滴の半径4で割ったもの a 主虹と副虹の発生 時間20分 4次散乱光 入射光・ 次 一般に観測される1本の明るい虹を主虹 太陽光 X-1. 0 3次乱光 を衝突径数と呼ぶ, したがって, 衝突径数は0からまで変化する。 第2 ① 分 図3に示すように、 虹の外側に の薄い虹が現れることがある。 水の屈 車は光の酸によってわずかに異なり 色の光と比べると、紫色の光に対する 2率は約1%大きい、以下の設問の中で、 数 答えるべきものについては、主虹また 虹の赤色の光について考えればよい。 お、水滴での透過率や反射率の入射角依存性は無視できるものとする。 同じく図1に示すように、水滴の表面では入射光の一部は反射する。この反射光 散乱光と呼ぶ。 残りの光は屈折して水滴中に入射する。 次に衝突する表面でも、 過する部分(2次散乱光)と反射する部分に分かれる。 以下、同様の過程が繰り返され 入射光と散乱光のなす角0は、水滴によってどれだけ光の向きが変えられたかを 散乱角と呼ばれる。 図1には3次散乱光の散乱角と4次散乱光の散乱角が図示 ている。 また、 図2には赤色の光に対する3次散乱光と4次散乱光の散乱角を衝 の関数として示した. 3次散乱光 180 160- 1403 120 散乱角,100円 または 9. (度) 80 60 4次散乱光 40 20 0 0.1 0.2 0.3 [観者 図3 主虹 水滴の上半球から入射し、屈折 反射, 屈折を経て水から出てくる次散乱光が主 虹となる。 以下の設問に答えよ。 図2で衝突径数の変化に対し、散乱角の変化が大きいときと小さいときで、どち らの散乱光の方が明るく見えるか。 理由とともに述べよ。 (2) 設問1(1)の考察より。 主虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか、 (3) 主虹の場合、赤色と紫色でどちらが内側(地上側)に現れるか、理由とともに述べよ。 4次散乱光によって形成される副虹について以下の設問に答えよ。 (1) 太陽光の入射方向と観測者の位置が図3のようで あるとき、入射光が水滴内を通過して観測者の目に届 くまでの光の経路を, 3次散乱光の光経路 (右図) にな らって図示せよ。 (2) 副虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか。 入射光 (3) 副虹に現れる色の順番は主虹の場合と逆になる. そ の理由を図を用いて説明せよ. 3次散乱光の経路 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 衝突径数 la 虹は, 太陽がある高度よりも高くなると観測できない. その理由を説明せよ。 ⅣV 主虹と副虹の間は他の部分に比べ暗く観測される。 その理由を説明せよ。 図 2 73 (3)

図では重力と運動方向が垂直になると思うのですが、仕事は行われるのですか？

例題 17 力学的エネルギー保存則 図のようになめらかな水平面上の点A を速さ 7.0m/sで通過した小球が,なめら かな曲面をすべり上がった。 小球が達する 最高点Bの高さん [m] を求めよ。 重力加速 0 度の大きさを 9.8m/s2 とする。 7.0m/s 10 指針 垂直抗力は常に小球の運動の向きに対して垂直にはたらくので,仕事をしない。 よって、 力学的エネルギー保存則が成りたつ。最高点 B では,小球の速さは0である。 い 15 解 Step 1 小球には重力 (保存力) と垂直抗力がはたらく。この運動では、垂 直抗力は仕事をしないので, 力学的エネルギー保存則が成りたつ。 Step 2 小球の質量をm[kg] とおき, 点Aの高さを重力による位置エネル ギーの基準とする。 点 運動 エネルギー 重力による 位置エネルギー 15 A 72 1/2m² m×7.02 0 20 各点での運動エネルギーと重力による 位置エネルギーは、表のようになる。 Step 3 点と点Bの間での力学的エ ネルギー保存則より B 0 m×9.8×h 1/12mx7.02+0=0+mx9.8×h よってh= 2.5m 25

物理です。 左下の青いN=のところが解答なのですが、計算してもその答えになりません。どこが間違えていますか？

問題 213 216 代入して整理すると, 02 m L sine mg-N sine coso -sinė-N cose v2 m cos²0+ sin²0 Lsine ===mgtano-N cose v² Ltaneou N=m\gsine- m(gs cos+sin ens deste sing 上(t) Cose = (4)v=vのときに,N=0 となる。この値を(3) のNの式に代入するとの関係を用 (2) 垂直抗力の大きさ 重力加速度の大きさ 鉛直上向き(加速 とに注意して、力の N+ma-mg= N=m(g-α)= 体重計は,390 N その反作用として る。 体重計は9. あるので, 2 0=ml m(g sino- 20 g sin [O- =0 Ltane Ltane したがって, v=gLsin Otan (5) (4)√g =√gL sin Otan の関係から, v は√Lに比例している ことがわかる。 したがって, Lを長くすると, v は大きくなる。 () 解答 (1) mg cos (2) √2gL (1-cose) (3) (3-2 cos0) mg 指針 おもりは、重力と糸の張力を受け、鉛直面内で円運動をしてい 鉛直面内の強 速円運動ではな 瞬間において、 心力の関係は 美に考える の 213. 鉛直面内の円運動 る。 (1) おもりの速さは0なので, 向心力は0となり,糸に沿った方向 の 390 9.8 =39.7k 215. 台車の 解答 (1) m 指針 (1) 物 る観測者には, りあっている。

(3)がわかりません。教えてください

【10】: 思考・判断・表現 図のように、長さ L の伸び縮みしない軽 い糸の端に質量mの小球を取りつけ、他端を点 A に固定す 小球 L BO L る。点Aから距離 2 だけ真下にある点 0 には細い釘があ り、糸は釘にかかる。 A 2 O ST 0 小球は鉛直面内のみを運動し、 空気抵抗は無視できるものとす る。 重力加速度の大きさをg として、次の問い (1)~(5)に答 初めに、糸がたるまず水平になる位置 B から小球を静かにはなした。 (1) 小球が最下点 C を通過するときの速さを求めよ。 (2)糸が釘にかかる直前の、 糸の張力の大きさを求めよ。 (3) 糸が釘にかかった直後の、 糸の張力の大きさを求めよ。 次に、小球を位置 B. にもどし、 小球に下向きの速さを与えた。 00 (4) 小球を点 A に到達させるために必要な、小球に与える下向きの最小の速さを求めよ。 COD

x=v0×tではなくて(2)でx=1/2gt^2の公式を使ってるのは何故ですか？またこの2つの公式の使い所の違いを教えてくれると助かります🙏

x=v₁t 2 ④ y = 1 1/1 gt² y= g 2v₁₂ ... x. 5

（4）の式がよくわかりません どうしたらこの式が生まれるのでしょうか？

メン X0 xx xx ・問題 95 コンデンサーを含む直流回路 図のように、同じ抵抗値R (Ω) の電気抵抗A, B, 電気容量 C〔F)のコンデンサー, スイッチ St, S2 および電圧V(V) の電池からなる回路がある。 最 初、コンデンサーには電荷は蓄えられていないも のとする。 (1) S1を閉じたとき, Aに電流I [A] が流れた。 IAはいくらか。 A R S₁ S2 C BR 物理 (2)その後,S2を閉じた。 この直後に抵抗Bに電流が流れるか流れないか。 (3)S2を閉じて十分に時間が経過したとき, コンデンサーに電気量Q〔C〕 が 蓄えられた。 Qはいくらか。 (4)その後,Sを開いた。 十分に時間が経過するまでに, 抵抗Bでジュール 熱W 〔J〕 が発生した。 Wはいくらか。 〈 岡山理科大 〉 (解説) (1) スイッチS2は開いたままで, スイッチ S1 を閉じたので, 抵抗AとBが直列に接続されている回路とみなすことができ る。抵抗AとBには,ともに電流IA 〔A〕 が流れているので, V V IA = [A] R+R 2R (2)抵抗Bに電流が流れるためには,両端に電圧 (電位差) が必要になる。 S2 を閉じると,抵抗Bとコンデンサーは並列に接続されていることになるが, 次のことに注意しよう。 Point 抵抗とコンデンサーを含む回路では,電流の流れている部分を見抜 き,その部分から考え始める。 S2を閉じた直後,コンデンサーには電荷は蓄えられておらず、コンデン サーの両端にかかる電圧は0である。 そのため、抵抗Bにも電圧がかからな いので抵抗Bには電流が流れない。

（1）の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

青の波線部分がなぜこうなるか、わかりません。この式にするまでの過程を教えてください。

L9N×10m- 10 mm 0.0 122 (1) 1/21mg(t-on) (1) (1/2m(uno-gt) (J]) (2)ア 解説 817 S (1) 鉛直投げ上げ運動において, 速度 [m/s] と時刻t[s] の関係は,v=vo-gt (鉛直上向きを正) よって, K=1/12m2=123m (to-gt) 2 面に -m =12m(gt-v)=1/21mg(t-1) [J] 2 (2) (1)の結果から, Kとtの関係を表すグラフは, Vo err t= 〔s], K=0Jを頂点とする, 下に凸の放物線で g ある。

この問題の解き方を教えてください！！ 物理苦手なので、詳しく説明してくださるとありがたいです！！！

第3章 リードC 第3章力のつりあい 29 31. 弾性力 軽いつる巻きばねの一端を天井に固定し,他端に質量 2.0kg のおもりAをつるしたら長さが0.38mになり,質量 3.0kg のおもりBをつるし たら長さが 0.45mになった。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 ばねの自 然の長さは何mか。 また, ばね定数kは何N/m か。 0.38m 2.0kg A ← x l l l l l l l l l l 0.45m e l l l l l l l l l B 3.0kg 1917 1 : k:

この問題の解き方を教えてください！！

33.作用反作用の法則 次の文の空所 | に入る適当な数値を入れよ。 図1のように,一端を壁に固定した軽いばね K の他端に軽い糸をつけて滑車にかけ, 糸におもりAを取りつ けたところ、ばねは自然の長さからL [m] だけ伸びて静止した。 次に、 図2のように, K」 の両端に軽い糸をつけ て滑車にかけ, それぞれの糸にAおよびAと重さの等しいおもりBを取りつけて静止させた。 このとき,K1 の自 然の長さからの伸びはア× L [m] となる。 また, 図3のように, 図1のK」 と壁との間に,K1 の3倍のばね 定数をもつ軽いばね K2 を取りつけて静止させると, K1 と K2の自然の長さからの伸びの合計は イ×L[m] となる。 壁 K1 K1 mm 滑車 滑車 滑車 K K1 滑車 ing pinging 図 1 ☐ A ☐ B A 図 2 図3 A [19 北里大〕