1の(3)の問題がなぜ①、②よりTc/Tbになるのか理由が分かりません。 なぜそうなのか教えてください🙇‍♀️

4 A 1.〈速度の合成〉 に万金 図のように、一定の速さで一様に流れる川に浮かぶ船の運動 を考える。船は、静止している水においては一定の速さ Us (Us>v) で進み,また, 瞬時に向きを自由に変えられる。 最初, W 船は船着場Aにいる。 Aから流れに平行に下流に向かって距離 Cから流れに平行に下流に離れた地点をDとする。 船の大きさは L離れた地点をB, A から流れに垂直に距離 W離れた地点をC, 無視できるものとする。 (1)地点AとBを直線的に往復する時間 TB を L, Us, vを用いて表せ。 C D 船 A 標準問題 B (2) 船首の向きを, AC を結ぶ直線に対してある一定の角度をなすように上流向きに向け、流 れに垂直に船が進むようにして, 地点AとCを直線的に往復する時間 Tc を W, Us,Dを用 いて表せ。 (3) L=W のとき, Tc を TB, Us, v を用いて表せ。 また, 時間 Tc と TB のうち長いほうを答 えよ。 (4) 船首の向きを, AC を結ぶ直線に対し角度 0 (0> 0) だけ上流向きに向けて地点Aから船 地点Cに到着する。 地点AからDを経由しCまで移動するのに要する時間を W,U, を進めると,地点Dに直線的に到着する。 その後, 地点DからCに, 流れに平行に進み, を用いて表せ。 [21 東京都立大 ]

(2)についてなのてすが、なぜ、h+xがLを超える場合を考慮してないのでしょうか？？

単振動はばね振り子に限らない。 以下, そんな例を取り上げてみよう。 EX 4 長さl,断面積Sの木を密度の水に浮かべ たら,んの深さで静止した。 そして少し押して 放すと振動を始めた。 水の抵抗はないとする。 (1) 木の密度 P を求めよ。 S h (2) 静止状態での木の底Bの位置を原点とし て下向きにx軸をとる。 振動中の底Bが位 置xに来たときの合力を求めよ。 P B 1x (3) 振動周期を求めよ。 180 ふりょく 解 浮力fは液体の密度をp, 液面下の体積をVとすると, f = pVg と表される。 (1)木の質量はm = pSl と表せるから、重力と浮力のつり合いより pSlg=pShg .. h P1 (2) 水面下の体積はS(h+x) だから, 合力 F は F=pSlg-pS (h+x)g =p1Slg-pShg-pSxg=pSgx (3) このように合力は比例定数K = pSg をもつ復元力だ mg- -B 浮力 h 80 から木は単振動をする。 K T=2√7=2. =2√ psg PSI h = 2人 g * >

（２）についてです 上流をから下流を正の数とすると、１+（−３）=−２となってしまい、答えと符号が変わってしまいます 上流から下流を正の数として考えてはいけないのでしょうか？

知識 11. 速度の合成 静水に対する速さ3.0m/s の船が、 流れの速さ1.0m/sの川を, 流れ に沿って100mの距離を往復する。 次の各問に答えよ。 (1) 流れの向きと同じ向きに進むとき, 岸に対する船の速さはいくらか。 (2) 流れの向きと逆向きに進むとき, 岸に対する船の速さはいくらか。 (3) 往復にかかる時間はいくらか。 (4) 往復の平均の速さはいくらか。 例題2

(f)なのですが、Iが正なのを考慮していると思うのですが、各電圧の正負がいまいちわかりません。詳しく解説お願いします。

東京工業大 東京工業大 問題 25 27 ロックどうし及び も傾くことはな =4の場合のみ T" 壁 2 (50点) 図1のように,長さの導線ab, cd と長さlの導線bc を直角につないで 作ったコの字形の導線 X を,水平に固定された直線状の導線Yにつり下げて 作った長方形の回路 abcd を考える。 Yの区間 adの一部は電池, 抵抗器, コイ ルスイッチで作った装置Zで置き換えることができ, Yの両端は絶縁されて いる。XはYを軸に滑らかに回転できるが, 平行移動や変形をしないものとす る。なお, YとZは動かない。 ab, cdの質量は無視でき, bcの質量はmであ り、重力加速度の大きさをとする。 また、磁束密度の大きさがBである鉛直 上向きの磁場が一様に存在している。 導線の太さと電気抵抗, コイル以外の自己 インダクタンス, 電池の内部抵抗, 空気抵抗はすべて無視できるものとする。 回路を流れる電流の正の向きをa→b c d と定める。また,aを通る鉛直 方向の直線と abがなす角を0とし,a から bに向かう向きが鉛直下向きのとき =0であり,ab→c→dの向きに回る右ねじが進む向きを正の向き と定める。さらに,Xの角速度をωとし, 微小な時間 At の間に が △0 だけ変 である。 化するとき,ω= も静止したまま At Asstod 9 を用いて表せ。 の大きさを, つなぐ糸の張力 Mがある値 M min 巨囲でどのように は 0 の値によっ Y d Z A AB a b m C X 図1 [A]図2のように、電圧Vの電池,抵抗値Rの抵抗器 スイッチSを使って 作 adの一部を置き換える。 スイッチをp側に入れると抵抗器のみ 2024年度 前期日程 物理 2024年度 前期日程 物理

この黄色下線の式が成り立ちということは張力Sの方が見かけの重力g'より大きいということですか？

平な床面上で水平方向に運動することができる実験装置を 止させ、実験装置内の天井の点Qに, 軽くて伸び縮みしない長さLの糸の一端 を固定し、糸の他端に質量mの小球を取り付け, 小球を最下点Aで静止させた。 全体が静止した状態から実験装置を一定の大きさαの加速度で水平右向きに動 かし続けて,実験装置内に固定したビデオカメラで振り子の小球の運動を撮影す ると,糸がたるむことなく,小球が点Aから上昇して鉛直線と糸のなす角度が 60°となる点Cに達した後,点B を中央としてAC間の円弧上を往復するようす が確認できた。 空気抵抗は無視できるものとする。 ma 60° mg 糸 実験装置 L 問4 次の文章中の空欄 ウ 小球 m 図5 →a B-1 床面 a D = ±av² + myle - +4 AV - myL I に入れる向きと数値の組合せとして 最も適当なものを,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 23 ビデオカメラで撮影した小球の運動において, 小球にはたらく重力と慣性 力の合力をみかけの重力とよぶこととする。 このみかけの重力の向きは ウ の向きである。また,実験装置の加速度の大きさと重力加速度の 大きさの比は a エ である。 g ウ H ④ ⑤ ⑥ QA Q → A Q → B Q →B Q→C Q-C → √3 32 1 √3 1 18 √√3 2 √3 2

この問題の見かけの重力はなんでQからBなんですか？aとgの大きさの関係が分からない以上gよりaの方が大きいと考えたらQからCの可能性もありますよね？

平な床面上で水平方向に運動することができる実験装置を静 止させ、実験装置内の天井の点Qに, 軽くて伸び縮みしない長さLの糸の一端 を固定し、糸の他端に質量mの小球を取り付け, 小球を最下点Aで静止させた。 全体が静止した状態から実験装置を一定の大きさαの加速度で水平右向きに動 かし続けて,実験装置内に固定したビデオカメラで振り子の小球の運動を撮影す ると,糸がたるむことなく,小球が点Aから上昇して鉛直線と糸のなす角度が 60°となる点Cに達した後,点Bを中央としてAC間の円弧上を往復するようす が確認できた。空気抵抗は無視できるものとする。 ma 60° 糸 L 実験装置 a 小球 Am 問4 次の文章中の空欄 ウ い BL 床面 a 図5 D = fav² + myle - 14 AVL I に入れる向きと数値の組合せとして 最も適当なものを,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 23 ビデオカメラで撮影した小球の運動において, 小球にはたらく重力と慣性 力の合力をみかけの重力とよぶこととする。 このみかけの重力の向きは ウ I である。 の向きである。また,実験装置の加速度の大きさと重力加速度の 大きさの比は g ウ H ④ ⑤ QA Q → A Q → B Q → B QIC → Q-C → 店 √3 32 1 /3 1 18 √3 2 √3 2

電力量は仕事なのに時間tを使う理由が分かりません。また電圧と電流の積VIは何を表すのですか？

復習 量・電力 ジュール熱 ニクロム線のような抵抗のある導体に電流が流れると,熱が発生する。 抵抗 R[Q]に電圧 V [V] を加え, 電流I [A] をt [s] 間流したとき, 抵抗で発生する熱量Q [J] は,次式で表される。 Q[J〕…ジュール熱 Jar ジュール熱 V [V〕･･･電圧 Q=Vit=Rlt= t V2 I[A] ・電流 ... (39) R R[Ω]…抵抗 t[s] ･･･時間 5 Joule's law Joule heat この関係をジュールの法則といい, このとき発生する熱をジュール熱という ●電力量と電力抵抗で発生するジュール熱は,抵抗に流れた電流がする仕事に等しい。 この電流がする仕事を電力量という。 また, 電流が単位時間にする仕事, すなわち, 仕 electric energy 事率を電力という。電力の単位には,仕事率と同じワット (記号W)が用いられる。 watt 10 electric power 電力量を W[J], 電力をP〔W〕 とすると, 式 (39) を用いて, それぞれ次式で表される。 電力量と電力 W[J]… 電力量 の V2 電力量 W = Vit=Rlt= P〔W〕･･･電力 t ･ (40) R V〔V〕･･･電圧 W 電力 P= =VI=RI2: V2 = t ...(41) R I R[Ω]...抵抗 t[s] ... 時間 [A] ・・・電流

3枚目の写真の緑のマーカーで囲った※Bの部分の言っていることが分からないので教えてほしいです。

64.〈ピストンで封じられた気体分子の運動〉 なめらかに動くピストンがついた容器内に質量mの単原子分子 からなる理想気体が封入されている。 ピストンおよび容器は断熱材 でできている。図に示すように x, y, z軸をとり, 容器の断面積は 一様であるとする。 次の問いに答えよ。 〔A〕 まず,ピストンが固定されており, ピストンの底部は容器の 底からんの距離にある場合を考える。 (1)容器内のある1個の気体分子を考え,そのz軸方向の速さを ひとする。分子がピストンに弾性衝突したときピストンが受 ける力積の大きさを求めよ。 (2) (1)において1個の分子がある時間 4t にピストンに衝突する回数を答えよ。 (3)(2)においてN個の分子によって 4tの間にピストンが受ける平均の力の大きさを答 えよ。ただし,気体分子全体のvzの2乗の平均 22 を用いよ。 〔B〕 次に,ピストンをz軸の負の向きにより十分に小さい一定の速さで押しこんだ 場合を考える。なお理想気体では, 内部エネルギーは各気体分子の運動エネルギーの総和 となる。 z軸方向の速さvz の1個の分子がピストンに弾性衝突した後の軸方向の分子の速さ vz を求めよ。 また,衝突前後の分子の運動エネルギーの変化量⊿u を答えよ。この際, 1± b b は十分小さいことより (10) = 0 という近似が成りたつことを用いよ。 Vz Vz Vz Vz (54)において⊿t の間のN個の分子の運動エネルギー変化の合計 4U を v22 を用いて答 えよ。 ただし, 4t の間のピストンの移動距離はんに比べて十分小さいものとする。 〔A〕のときの容器の体積を V,気体の温度を T, 内部エネルギーをひとおく。また, 4tの間の体積の変化を⊿V, 温度の変化を⊿T とする。 気体分子全体の速さ”の2乗 44 が成りたつこと の平均をとしたときが成りたつこと,また, U を用いて 4 を 4T, T を用いて表せ。 AV V 記 (7/3)で求めたを用いて、4tの間に気体がピストンにされた仕事⊿W を答えよ。 また, この結果を(5) と比較して,気体を断熱圧縮したとき,気体がされた仕事と運動エネルギ ーの関係について説明せよ。 [23 埼玉大改]

なぜ右向きを正に運動方程式を立てるのかがわかりません 左に動くのになぜ左向きが正ではないのでしょうか？

(1) 図1のように質量の無視できるばねを鉛直につり下げる. 鉛直下向きを正としてy軸をと りばねが自然長であるときのばねの先端を原点とする. 大きさの無視できる質量mの物 体をばねの先端にとりつけると、位置y=I1-a で物体に働く重力とばねの復元方がつ り合い,物体は静止した.ただし,ばね定数を重力加速度の大きさを9とする。物体を下 方に引いて静かに手を離すと, 物体はy軸方向に y を中心とする単振動をはじめた.物体の 座標をy, 加速度をαy とすると, 運動方程式は I1-b と書ける. (2)次に図2のように、摩擦のある水平面上でばね定数kのばねの一端を固定し、他端に質量 mの物体をとりつける.物体の運動方向にx軸をとり ばねが自然長であるときの物体の位 置を原点Oにとる. 物体と水平面との間の静止摩擦係数!!.動摩擦係数は定数とする. こ こでは、物体の速さが0となるときは、物体に働く摩擦力として、最大で静止摩擦係数を用い た摩擦力が働くものとする. 位置x (0) まで物体を引いて静かに手を放すと, 物体はxがあ る値d以下のときには動かず,dより大きいときには滑り出した. dは I 2 と表される. 物体を位置xo(>d)まで引いて, 時刻 t = 0に静かに手を放すと物体は動き出し,位置 (0)ではじめて速さが0となった. この間の物体の運動方程式は、 物体の座標をx, 加速 度をα とすると. I3-a と書ける.この方程式を(1)の場合と比較すると, この運動は, I3-b を中心とする単振動である. x1 は x を用いて14-a と表される.x で物 体が静止し続けるためのxの最大値 Xは 14-b である. xc= 以下では,x > Xとする. 物体はx から再び動き出し, x2 ( d) で再び速さが0となっ また、この間の物体の運動方程式は I5-a と書け, x2 は x を用いて I5-b と表され る.その後,物体は再度 x2 から動き出したが, x(<0) で速さが0となり再び動き出すこと はなかった. 力学的エネルギーの変化が動摩擦力の行った仕事に等しいことを利用すると,x3 に達するまでに物体が運動した全行程の長さは, x0 と x3 を用いて 16-a と表すことがで きる。 物体の位置と時刻との関係をグラフで表すと図3の 16-b のようになる.

この(1)においてs→m1→Dへの光は波が9個進むのにおいて、s→m2→Dへの光は進まないと考えてよろしいのですか？ そう考えると9回強め合う理由が納得いくのですが、光は常に出てるのでs→m2→Dへの波も動くと思ってしまいましたが説明お願いします

30 30 波動 8 光の干渉 Sは任意の波長の単色平行光 線を取り出せる光源 Hは光の 一部を通し一部を反射する半透 明鏡(厚さは無視) Mt. M2 は 光線に垂直に置かれた平面鏡 Dは光の検出器である。 Sから 出た光線は,Hを通りで反 射され再びHで反射されてDに 入る光線と、はじめHで反射さ Ma S H Mi OD れたあとMで再び反射されてからHを通りDに入る光線とに分かれ る。この2つの光線がDで干渉する。 装置全体は真空中に置かれて いる。 はじめ光路差はなく、光はDで強め合っているとする。 光の波長を 5.00×10-〔m〕 とし, M. を図のように距離だけ右へゆっくり平行 移動する。 移動を始めてからd=2.25×10 〔mm〕 までに, Dでは光 が (1) 回強め合うのが観測された。 次にM」 をその位置(平行移 動した位置)で固定する。 そこで、波長をゆっくり減少させていった ら (2) [m] で再び強め合った。 次に波長を 5.00 ×10-7 (m)にも とし、今度はゆっくりと波長を増加させていったら、はじめに (3)〔m)で弱め合った。 最後に、波長を 5.00 ×10 [m]にもど し、HとM』の間に屈折率nが1,500で、厚さが48.8 [μm〕sts 49.4 [μm〕 であることがわかっている平行平面膜を、光線に直交する ように置いたら、光はやはり強め合った。これから、この膜の厚さは (4) [μm) であることがわかる。 (東京理科大)