物理の問題です。 ① 緑の四角：引き算する順番はありますか？例えばおもりBだったら、mg-t=0でも大丈夫ですか？ ② 赤の上までは分かるのですが、その次の矢印で、ＭgがどうしてＭになって、しまうのですか？ よろしくお願いします。

14 第3章力のつりあい 37. Point! 物体AとおもりBについてつりあい の式を立てる。 斜面上の物体Aについては,斜 面方向と斜面に垂直な方向に分けて考える。 物体Aの質量を M=0.20kg, おもりBの質量を m 〔kg〕,重力加速度の大きさをg=9.8m/s?, 糸が引くカ の大きさを T [N] とおく。 斜面に平行にx軸、垂直に y軸 をとる。 よって Wx=Mg × T-mg=0 物体A: Mg 解法 1 物体Aにはたらく重力 Mg の x成分を Wx, y成分 をW, とする。 直角三角形の辺の長さの比より Wx: Mg=1:2 Wy: Mg=√3:2 よって Wy=Mg × 1 x√3 ① ② 式より N We 130° よって このとき つりあいの式は次のようになる。 おもり B: x軸方向 WxT=0 y軸方向 N-Wy=0 m=Mx ③式より x=1/12 mg=T=Wx=Mgx- 2 い [130 [%]]] T-mg=0 物体A : x 1/2/3=0 √√3 N=Wy=Mgײ 2 W, -= 0.20× ④ ⑤ ⑥ 式より 1/12 = 0.20×9.8×1 =1.7N 解法2] それぞれの方向の力のつりあいより おもり B: m=Msin30°=0.10kg N=Mgcos30°≒1.7N T Img = 0.10kg /3 x 軸方向 Mgsin30°-T=0 y軸方向 N-Mgcos30°= 0 ...... ② 補足 1 W₂ ②②30° Mg w

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

142 熱 49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔mol]の 単原子分子の理想気体が入っていて、圧力と温 TOK] は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は 〔kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており、容器の底からの高 さはLQm] である。 気体定数をR [J/mol・K], 重力加速度(m/s²] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ, 温度が T1 [K] になったときM が上に動き始めた。温度 T と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け高さが2.2L[m]となった。このとき の温度 T [K] を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W 〔J〕 と気体に加えた熱量 Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして,外力を加えてMを ゆっくりと押し込み、元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T3 〔K〕 を求めよ。 また, このとき気体がされた仕事 W 〔J〕 を求めよ。 ただし、この断熱変化の過程では圧力と体積Vの間に (京都工繊大) はPV =一定の関係がある。 Base M ヒーター 10000 Cv= Level (1), (2)★ (3)★ Point & Hint (1) 前後の状態方程式と、ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では, 気体がする仕事 = PAVとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 γは比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので,y= =1/12/2/12/2R=7/3/3 となっている。あとは第1法則の問題。 5 h= 単原子分子気体 nRT U= 3 5 = 2R CP=R 2 ※ この3式は「単原子｣のとき LECTURE 初めの気体の状態方程式は ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = nRT …..……② (1) そして,このときのピストンのつり合いより PS = Pos+Mg...... ③ T₁=To+ _MgL nR4 ①〜③ より 定積変化だから より (2 そして (2) Pi での定圧変化が起こる。 状態方程式より P₁S³/L=nRT₂ また, Q=nCvAT= PSL = nRTo ...... ① T₂ = ³2 T₁ = 3 (To+ MgL nR W2 = Pi4V = Pi P.(S. 3/L-SL) Q2=nCpAT = n 状態方程式より 5 2 第1法則より より 49 熱力学 nR(T₁-To) = MgL 2 2 T3= ③ -T₁ (3) 高さまで押し込んだときの圧力をP3とすると P.(S-L)* = P.(SL) P3= 3 PS を用いて. Ws = Mg AU』を調べ ( 4U2=2R(T-T)) 第1法則 4U2 = Q2+(-Wa) を用いて Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ =1/12P.SL=1/12nRT=1/12(nRT,+MgL) ②を用いた .. T = n. 52 R (T₂ - T₁) = (nRT. + MgL) 143 ピストンが動いて も上図の状況は変 P.S わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 'P・SL = nRT3 ...... ⑤ - (3) ³T = (3) (T. + MgL) 'T nR 2nR (T₁-T₂) = 0 + W₁ P1 = (2)(2)-1) (nRT. + MgL)

(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔[〔mol] の 単原子分子の理想気体が入っていて, 圧力と温 度TOK]は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は Mi [kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており, 容器の底からの高 さはL][m]である。気体定数をRJ/mol・K], 重力加速度を[m/s2] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ、温度が T1 〔K〕 になったときM が上に動き始めた。 温度 T1 と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け、高さが12/23L 〔m] となった。このとき の温度T2 〔K〕を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W2 〔J〕 と気体に加えた熱量Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして, 外力を加えてMを ゆっくりと押し込み, 元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T 〔K〕を求めよ。 また,このとき気体がされた仕事 W [J] を求めよ。 ただし, この断熱変化の過程では圧力Pと体積Vの間に は PV 3 =一定の関係がある。 (京都工繊大) Base 771 3 Level (1),(2)★ (3)★ Point & Hint Cv= Cp= ※ この3式は「単原子｣のとき (1) 前後の状態方程式と, ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では,気体がする仕事=P⊿Vとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 ♪は比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので, y = = 12/12/12/2=121238 となっている。あとは第1法則の問題。 M -R ヒーター 10000 単原子分子気体 3 U= -nRT 2 5 R LECTURE (1) 初めの気体の状態方程式は PSL = nRTo ...... ① ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = RT ...... ② そして、このときのピストンのつり合いより PS = PS+Mg..... ③ MgL Ti = To+ nR QinCvAT=- R(T₁-To) = 32 MgL ① ~ ③より 定積変化だから P1での定圧変化が起こる。状態方程式より PS・・ S/L=nRT2 4 (2) より そして そ T₁ = 3 T₁ = 2 (T. + Mg L nR W₁ = P₁AV = P₁ (S. 3/L-SL) より 49 熱力学 状態方程式より (3) 高さまで押し込んだときの圧力を P3 とすると B 第1法則より PS T3 = Mg また, Q2=nCAT=n212R(T2-T)=(nRT+MgL) 4U』を調べ ( 4U2=220R (T-T) 第1法則 4U2 = Q2+(-W)を用いて 4U₂ Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ 143 P.(SL) = P.(SL) ( ∴. P3= P1 PS ピストンが動いて も上図の状況は変 わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 =1/23PSL=/1/2nRT=1/12(nRT+MgL) ②を用いた (2) *P₁.SL = nRT .... (3) ³T₁ = (3) ³( T. + MgL) 'T= nR 2nR(T₁-T₂) = 0+W₁ W₁ = (2) ² (2) ³-1} (nRT. + MgL)

写真の下面と書かれた部分の式｛p0+p(d+h)g｝Sは 物体の重力mgと大気圧p0の2つの下向きの力と釣り合っているということから重力mgと大気圧p0を=として 導出するのだと思いますが、写真の上面の式は、どの力の釣り合いから、導けますか？

D 水圧と浮力②(浮力) 浮力 to fos Fest point 3力は * 3 (E p = po+shg| 圧の差によって生じる F = {po+ P(d+h/g/s - (po + pdg)s 下面 ffm

なぜ(2)はy<hの関係があれば良いのですか？

発展内限 中 Q 地上からの高さんの点Pにある小球Bに向けて 同じ高さで距離だけはなれた点Qから,水平に小球 A 速さで小球を投げ出した。 小球Aが投げ出 されると同時に, 小球Bは自由落下を始め, 2つ の小球は点Pの真下の点Rで衝突した。 重力加速 度の大きさをg として,次の各問に答えよ。 (1) 小球Aが点に達するまでの時間を求めよ。 (2) 地面に達するまでに2つの小球が衝突するためには、速さひ はいくらよりも大きく なければならないか。 PABESULUS EA ZJNTJXIIHE/H 指針 小球Aは,水平方向に速さひ。 の等速 直線運動をし、鉛直方向に自由落下と同じ運動を する。 (1) で求める時間は, 小球Aが水平方向に 距離だけ進む時間に相当する。 また, (2) では, (1)で求めた時間における小球Bの落下距離が, 距離んよりも小さければ衝突がおこる。 「解説 (1) 小球Aが, 水平方向に距離 Z だけ進むのに要する時間tは, I Vo (2) AとBが衝突するとき, Bの落下距離yは, (1)で求めた時間を用いて, t= Vo 1 TRE <h P \m \ | /y = 1/2gt² = 1/29 ( 1 )² = 200² a y= ..1 Vo 地面に達するまでに2つの小球が衝突するため には,y<んの関係があればよい。 式 ① から, gl² JER BT v> gle 2 An R g 2h 8√2h > 1 12v,² Q Poi 【Point 小球AとBは、 どちらも鉛直方向に 自由落下をしており, 衝突するまでの間,どの 時刻においても両者の高さは等しい。 したがっ て, Aが水平方向に距離だけ運動したとき, 衝突がおこる。

(3)の問題で、解説棒線以下、特に緑の所が分かりません。教えてください🙇‍♀️

50 (2) この波はx軸の正の方向へ進行しているか, 負の方向へ進行して いるか。 (3) この波の変位y [m] は位置座標x [m]と時刻t [s] の関数として次の ように表すことができる。 A, B, C に入る数値を求めよ。 A in { π (B Ct)} y〔×10-3m〕 0 1 ※振 y = 2 3 4 x 〔×10-2m〕 図 1 2 弦・ 気柱の振動 弦の共振 5 両端が節になる定常波 振動源の振動 √x + y〔×10-3m〕 一致 5 0 -5 0 1 2 3 4 5 t 〔×10-2s〕 図2 (電気通信大) 基本振動

問3の問題で赤の括弧部分の式はどうやって出てきたのか教えて欲しいです🙇‍♀️

必修 基礎問 v-tグラフ 軸上を運動する物体Aを考える。 物体A は原点(x=0[m]) の位置にあり, 時刻 t=0 [s] に動き始め、 時刻 t=8 [s] で停止 した。 右図は物体Aの速度と時刻t の関係 を表すグラフである。 このとき, 以下の問い に答えよ。 ただし,x軸の正の向きに動くと 7536 きの速度を正とする。 間 1 時刻 t=5 [s] までの物体Aの加速度α 〔m/s2] と時刻 t の関係を表 すグラフは,次のどれか。 正しいものを1つ選べ。 (1) ① ③ 6 4 2 0 2 a [m/s²) 2 345 [bnt[s] 精講 12345 a[m/s2] 2+ 642 345 +++t[s] a [m/s²) 2 v[m/s] 3 6 4 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7/8 -1 -2 2 0 [s〕 12345 4 時刻 t=8 [s] における物体Aの座標は のりは (5) である。 2 345 +++++t[s] 12 12 12 12 PORT 問2 原点から最も離れた物体Aの位置の座標は (2) である。 問3 時刻 t=5〔s〕までの物体Aの位置 x 〔m〕 と時刻t [s] の関係を表す グラフは次のうちどれか。 正しいものを1つ選べ。 (3) x(m) 07 x[m] @ x[m] 3 a [m/s2] 2. 0₁ 12345 45 (S) (4) ●v-tグラフ 速度(ベクトル) の時間商 6 4 物理基礎 2 0 345 〔m〕 ④ 5/ket + -t[s] iit[s] 12345 (s) で,これまでの道 (龍谷大改)

物理基礎、張力について 別解の解法がよく分かりません。なぜ右図のようになるんですか？

基本例題 11 力のつりあい 天井の2点A,B から長さ30cmと40cm の糸 a b で重さ 6.0Nのおもりをつり下げた。 AB間 が50cmのとき, 糸a, b の張力の大きさ T, S を 求めよ。 指針 おもりには重力 6.0N, 張力 T, Sがはたらき,こ れらがつりあっている。 張力を水平成分と鉛直成 分に分解し,各方向のつりあいの式を立てる。 3辺の長さの比が 3:45 の三角形は直角三角 形である (三平方の定理 32 +42=52 が成立)。 解答糸bと天井のなす角を0とすると 4 sin0=- 5 水平方向のつりあいの式は Scos 0-Tsin0=0 鉛直方向のつりあいの式は Ssin0+Tcos0-6.0=0 ......3 ② ③ 式 ① 式を代入して 3 =, cos= 5, POINT ・① 1/3s-12/31=0.12/2s+1/32T-6.0=0 5 両式を連立させて解くと 3 力のつりあい 2 www a 30cm TN Tcos e Tsin 50cm S sin 0 3 S=6.0 x = = 3.6N 5 S 18: Scos o 6.0N b >>53,54 40cm 0 T=4.8N S=3.6N [別解] 右図のようにTとSの合力は 重力とつりあうので T=6.0×== =4.8N (5 b Buu 解き方 力を直交する2方向に分解し、 各方向の成分の総和=0 'S (8) 6.0N

明日テストなのですが10番の(1)(2)が分かんなくて困ってます 相対速度って直角の方から引くんじゃないんですか？ なんで斜め矢印の方向が決まるのでしょうか💦

VB 20 10. 相対速度 列車Aが東向きに さ20m/sで進んでいる。 (1) Aに対するBの相対速度の大きさと向きを求めよ。 (2) 自動車Cが北向きに進んでいる。 Aに対するCの相対速度の大きさは25m/s であった。 Cの速さvc [m/s] を求めよ。 → 20√2 → VA 南西向き (1) 28mls VA 20 80 20

投げ上げ運動のとき 最高点から初めの場所に戻ってくる時間＝2×初めの場所から最高点までの時間 なので2で割るのでは無く3で割るんじゃないですか、、

143. 鉛直投げ上げボールを真上に投げ上げたときの, 投げ上げの初速度 ともとの高さから最高点までの高さをストップウォッチを用いて調べたい。 ど のように利用すればよいだろうか。 空気の抵抗は無視でき,重力加速度の大きさ はわかっているものとする。