円運動の張力を求める問題で、張力を分解して力のつりあいで求める時と重力を分解するときでどう違うんですか？

00000000 間の小物 ら、円筒軸に重直で 1lm)に伸びる。 すべらず、ただちに円筒から離れて した。μをo, g. Wo I 4)長さ6[mのつる巻き状のばねがあって,これに具 47.〈鉛直面内の円運動) 図1に示すように、大きさを無花 nの小球が、高さhの地点から初 ル上をなめらかにすべり下り、鉛 半径rの円軌道上を運動する。E きさをgとする。また、レール、 との摩擦、空気抵抗は無視でき 次の(1)~(3)について、g、 h、 号を用いて答えよ。 (1)最初に点Aを通過すると (2) 小球がレールにそって点 き、円軌道の最高点Cに 小球がレールから離れ 次に,小球が円運動中 場合,すなわち,高さ } 動を考える。このとき図 Eにおいて円軌道から ずに放物運動を続ける 0 (0°<0<90°) とする 9、", 0のうち必要力 Aレール上から離れ (福島県医大) する。 45.円雑振り子〉 図1のように, 質量 mのおもりを, 長さ1の軽くて伸びな いひもの一端につけ, もう一端を, 鉛直方向を向いている天 頂角 20のなめらかな円錐面の頂点に固定した。重力加速度 の大きさをgとし, 次の「 ア]~ カに当てはまる解答 を0,9, m, 1, rを使って表せ。 ただし オ], カ]の解 答ではrは使ってはいけない。 図1のように, 円錐面上でおもりに角速度 wで円運動をさ せた。 ωを大きくしていって, ω'=[ア]になると, 円錐 面からおもりが受ける抗力は0になる。このとき,ひもの張 力はイ]になっている。それ以上の角速度では, おもり は円錐面から離れた状態で円運動を行う。 m 図1 mg m 次に,ひもの代わりに, 自然の長さが1でばね定数が のばねを使って, 図2のように円錐面上でおもりに円運動を させた。そのときのばねの長さをrとすると, 角速度 wは 0=ウ」で与えられる。また, 円錐面からおもりが受け る抗力はエになっている。 角速度のを大きくしていくとばねの伸びは大きくなってい き,ばねの長さrが[(オになったときに円錐面からおもりが受ける抗力は0になること がわかる。また, そのときの角速度のは ω'=[[カ]で与えられる。 それ以上の角速度で は,おもりは円錐面から離れた状態で円運動を行うことになる。 図2 (4)における初期 (6) 小球が点Bに到 (上智大)

コンデンサの電荷保存則の問題です。-CAV’ではなくCAV’になるのは何故ですか？

20m (60m A B トータル 20,+1-60) =-40[C] +40luc)

(２)の問題が分からないので教えてください！

物理2次特編 1回目 時間:30分 ていた状 *y平面内で原点0から距離 a離れた点A(-a, 0) と点B(a, 0)に,ともに電気量Q (Q>0)の点電荷を 固定した。右図はそのときの等電位線を示したもの で,隣りあう等電位線の電位差は一定であるとする。 クーロンの法則の比例定数をkとして,次の問いに 答えよ。 (1) 図の点Pを通る電気力線を, 向きも含めて図中 に示せ。 る時間 Ta 4 ごV X(2) x軸上における電位じの変化を表す最も適当な図を, 次の①~④ の中から選べ。 の Vt ri の V A O| B A 0 B A O\B OB A, (3) 原点0 の電位V。を求めよ。ただし, 無限遠での電位を0とする。 X(4) 電気量q(q>0) をもつ質量 mの点電荷を原点0に静かに置いて, わずかに y興力 向にずらすと, 点電荷は電場から力を受けて動き始めた。十分に遠い位置に達したと き,点電荷の速さはいくらか。 Vo, 4, mを用いて答えよ。 X(5)(4)と同じ点電荷を点(x, 0) に静かに置くと,点電荷は電場から力を受けて原点0の 向きに動き始めた。ただし, 0<x<aとする。また, 次の近似式を用いよ。 <1の とき,(1+6)"=1+nò (nは実数) (a)点電荷が動き始めたときに電場から受ける力の大きさを, xの一次関数として求 めよ。 (b) 初め静止していた点電荷が, 動き始めてから最初に原点0 に達するまでの時間は いくらか。 [徳島大学 2016] V- k a Q + p 2k@ a ニ a

？の部分の理由が分からないので教えてください

物理2次特編 1回目 時間:30分 xy 平面内で原点0から距離a離れた点A(la, 0) と点B(a, 0) に,ともに電気量Q (Q>0) の点電荷を 固定した。右図はそのときの等電位線を示したもの で,隣りあう等電位線の電位差は一定であるとする。 クーロンの法則の比例定数をんとして,次の問いに 答えよ。 (1) 図の点Pを通る電気力線を, 向きも含めて図中 に示せ。 X (2) x軸上における電位Vの変化を表す最も適当な図を,次の①~④ の中から選べ。 シハ u Vt A 0 B A O B A ONB x |OB (3) 原点0の電位V。を求めよ。ただし, 無限遠での電位を0とする。 X(4) 電気量q(q>0)をもつ質量 mの点電荷を原点0 に静かに置いて, わずかに y軸方 向にずらすと,点電荷は電場から力を受けて動き始めた。十分に遠い位置に達したと き,点電荷の速さはいくらか。 Vo. 4. mを用いて答えよ。 X (5)(4) と同じ点電荷を点(x, 0) に静かに置くと,点電荷は電場から力を受けて原点0の 向きに動き始めた。ただし, 0<x<aとする。また, 次の近似式を用いよ。 |同<1の とき,(1+6)”=1+nò (nは実数) (a) 点電荷が動き始めたときに電場から受ける力の大きさを, x の一次関数として求 めよ。 (b) 初め静止していた点電荷が, 動き始めてから最初に原点0 に達するまでの時間は いくらか。 [徳島大学2016] Q Q 2ト@ k a ニ a

良問の風136問1、2についてです。問一では有効数字２桁で求めているのに対し、問2では有効数字３桁で求めているのはなぜですか？

下する油滴を顕微鏡で観察し,電気素量e[C]を測定した。密度p(kg/ 霧吹き 口に語句または式を記し, 問 136 いに答えよ。 電気量には最小の単位があり,全ての 電気量はその整数倍になっている。この 最小単位を電気素量といい, これは ()のもっている電気量の大きさに 等しい。ミリカンは, 図1のような装置 に霧吹きから油滴を吹き込み,間隔d[m]の平行な極板 A, Bの間を」 下する油滴を顕微鏡で観察し, 電気素量e[C]を測定した/密度p[ko/ m), 半径r[m]の球形の油滴の運動を考える。重力加速度をg[m/) とし,空気の浮力は無視する。 油滴は極板間に電場がないときは, 重力と空気の抵抗力を受けて、熱 「 直下向きに一定の速さ(終端速度)u [m/s]で落下する。空気の抵抗力は ことuの積に比例するので, 比例定数をkとすると,この抵抗力と重 力のつり合いの式は ]と書ける。 油滴は一般に帯電している。その電気量をg [C]とする。Aに対するBの電位をV[V](V>0) とすると,油滴は図2に示すように, 鉛直上向き に一定の速さ p.[m/s]で上昇した。このときのつ り合いの式は反(のとなる。 (イ)と(ウ)よりgはu, Us d, r, k, Vを用いて, q= DE) 油 油滴 SAS; 線 B 図1 A- 0 (V] - B= V (V) 図2 れる。 Pと表さ 問)密度 855 kg/m'のパラフィン油を用いて測定したところ, ある油 滴のひは3.0×10- m/s であった。 kは3.41×10-kg/m·s なので,

波 波の速さは媒質によって変わるから波長や振動数が変わっても変わりませんよね、、？ 光の速さも光速cで一定ですよね、、、？ その速さと屈折の法則の速さの違いがうまく理解できません、、、どなたか教えて下さると幸いです🙏

ポが成り立 屈折の法則 sini sin r 入1 Tai = n12(一定) 入2 U2 siniと sin ;:入射角 r:屈折角 ひぃ ぴ2 : 波の速さ A Ag: 波長 n2: 媒質1に対する

さんかっこでtが2～3のときPに対するQの電位が負となる時はないんですか？

基礎問 89 自己誘導起電力 自己インダクタンス2[H) のソレノイドコイル、 電流を制御できる電源,抵抗値 10 [2] の抵抗,内 部抵抗が無視できる電流計およびスイッチを図1に Q 示すようにつないで,同路をつくった。 電源を制御して回路に流れる電流を、図2のよう に時間変化させた。ただし、電源から点Pに向かう 電流を正とする。 (1) 時刻(0<t<1[s])のとき,ソレノイドコ イルに生じる誘導起電力の大きさを求めよ。 (2) 時刻t=0.5 [s] のときの電源の出力電圧 (両端の電圧)を求めよ。 ソレノイド ソレノイドコイルの誘導起電力の時間変化を,横軸を時刻tとして図示 抵抗 電源) 図1 電流I(A) 21 0 一時刻t() 図2 せよ。ただし、点Pに対して点Qの電位が高いときを正とする (東京電機大·広島大) ●自己誘導起電力 コイルに流れる電流が変化すると 精 講 を貫く磁束が変化することにより,コイルに誘導起電力があ。 する。これを自己誘導起電力といい、その大きさは電流の時間変化の如へ 4t に比例し、その比例定数Lを自己インダクタンスという。 自己誘導起電力:V=-L- dt 起電力の向き 電流の変化を妨げる向き ●相互誘導起電力 電流が変化するコイル(1次コイル)の近くに別のコイル(o 次コイル)があるとき,2次コイルを貫く磁束の変化により,2次コイルに発生 する誘導起電力カを相互誘導起電力という。誘導起電力の大きさは,1次コイル の電流の時間変化の割合号に比例し、その比例定数Mを相互インダクタンス という。 相互誘導起電力: V=-M dt

静電気・保存則の問題です。 (5)の力学的エネルギー保存則の式の右辺について、Aはx軸の-方向に動いているのに-1/2mvA^2ではなく1/2mvA^2になるのかが分かりません。 教えてください。

AB間の距離が2rm[m]のときのAの逃さ v [m/s] を求めよ。 量m(kg]の粒子Aが最初, Bから十分離れた位置にあり,x軸上正の 方向に遊度 (m/s)で動いている。 クーロン定数を:N·m'/C°)と (4) AがBに最も近づいたときの, Aの速度u [m/s]を求めよ。ま その後AとBは互いに反発し遠さかる。十分に時間がたった後 1/静電気 +QIC)を帯びた質量 AM (kg)の粒子Bが r軸 上の点Pに静止している。 また。+q[C) を番びた賞 m,q M.Q Vo 河合計 B 11 静電気保存則 43 HCHEE P 島 A5判 (1) 無限遠点での位置エネルギーは U=g×0=0 で, AB間の距離がr の とき U=qr kQ と表されるから,力学的エネルギー保存則より 5) 量4に らmu+0= 0+. kqQ 2kqQ mv? Yo Yo = (2) 前問と同様に ら +0=;mu+ kqQ 2r。 mu。 し, 重力や粒子の大きさは無視できるものとする。 Tath カ学 mu*+mu? V。 リ= V2 良間 類出 浜島 A5判 (3) 加速度が最大となるのは, 静電気力が最大になると きで、AがBに最も近づいたときだから 登信 (1) AB間の距離の最小値 o [m] を求めよ。 加速度のこと は力に聞け! mVo 9Q kqQ 『max- mr 4kqQ mamax=k mu 次に、粒子Bが×軸上を自由に動ける場合について, (4) 最接近のときの相対速度は0で, AとBの速度 は等しくなるから,運動量保存則より (止まった な、AB間の距離 [m]を求めよ。 mb = mu+ Mu m m+M 。 物体系についての力学的エネルギー保存則より . u= mv わ学 名問 浜島 A5判 (岡山大) のAの速度(m/s)を求めよ。 mu=me+ kqQ -Mu*+ Y」 Bから見れば AはUターン 0. 上で求めたuを代入して Y= 2kqQ(m+ M) mMu? Level (1)~(3) ★ (4),(5)★ kqQ はAとB全体でつくり出したもので, (1), (2)では 位置エネルギーU= Bが固定されているためAだけで使えたのである。力学でいえば, AとBがばね で結ばれているときの弾性エネルギーの扱いに似ている。 Point & Hint カ学 (1(2) 力学的エネルギー保存則を用いる。 位置エネルギーUは U=qVと (5) Bの速度をUpとすると, 運動量保存則より muo= mua+ Mus …① 力学的エネルギー保存則より kQ V= からつくり出す。 らく 物理 河合 B6 2mu =mu+Mug ……② | 運動方程式 ma = F を思い出したい。 -mv? (3)加速度といえば、 (4)物体系に働く外力がないから…。最接近のとき, Bから見てAは一瞬止まる から…。 AB間の距離については, A·B 全体について(物体系について)カ学 的エネルギー保存則を用いる。 位置エネルギーの形は前半と変わらない。 (5) 2つの保存則の連立。 Aと Bは十分離れるので位置エネルギーは0としてよ 0.2よりUを消去すると m-M m+M U= Vの正負はmとMの大小関係で決まる。 解も出るが、Aは静電気力で減速されているので不適 (初めの状態に対応)。 なお,計算からは ひ、= w という 物理 い。 別解弾性衝突とみなしてもよい。反発係数 e=D1 だから VA-Us = -1× (v0-0) ③ のと3の連立で解くと早い。 河 htt E-r kp

物理 力学です。(4)のPの運動方程式について、なぜ慣性力を考慮しなくていいのかがわからないです。

10運動方程式 水平面上に置かれた質量 Mの 箱Qの中に質量Mの小物体Pを 入れ、静止状態から箱に外力F, を水平右向きに加えて運動させ る。PとQの間の静止摩擦係数を μo)動摩擦係数をμとし、Qと水平 面の間の動摩擦係数もμとする。重力加速度をgとする。 まず,F=Foのとき,P, Qは一体となって運動した。 (1) 加速度を求めよ。 (2) PがQから受けている摩擦力カの大きさげを求めよ。 (3) P, Qが一体となって運動するためには, Foはいくら以下でなけ ればならないか。その限界値 F,を求めよ。 次に, F= F(> F)として, 静止状態から動かすと, Pは箱Qに 対して滑って動いた。 (4) Pの加速度aとQの加速度Aをそれぞれ求めよ。 (5) はじめPはQの左端から1の距離の所にあったとする。PがQの 左端に達するまでの時間tを求めよ。 最後に,外力は加えず,静止状態から箱Qだけに右向きの初速 voを P F 与える。 (6) Pが1離れた箱の左端に達するためには, voはいくら以上である (鹿児島大+名古屋市立大) べきか。 Level(1)~(4) ★ (5), (6) ★ Point-& Hint (1) P, Qを一体として扱う。 (2) Pだけの運動方程式を考える。 (3) PとQの間に滑りがないので, fは静止摩擦力である。 (4)作用·反作用の法則が大切。 (5), (6)箱Qに対するPの運動(相対運動)を考えるとよい。

（1）について、右ページの上に書いたように考えてはいけないのはなぜですか？

N- Mg A5判 滑らかな鉛直壁の前方 61の所から, 長さ 10, 質量Mの一様なはしごが壁に 立てかけてある。床とはしごの静止摩擦 係数はっであり, 重力加速度をgとす A LECURE (4 剛体のつり合い 17 (1) はしごに働く力は右のようになっている。 BC:AB= 61: 101=3:5 なので, 直角三角 形 ABC の辺の比は 3:4:5 である。Bのま わりのモーメントのつり合いより カ 垂直抗力 R A Rのうでの長さ る。 上端Aが壁から受ける抗力の大きさ と下端Bが床から受ける抗力の大きさ を求めよ。 のもし, 床とはしごの間の静止摩擦係数がある値より小さければ はしごは滑ってしまう。 その値を求めよ。 3 いま,このはしごを質量5Mの人が登り始めた。この人は下端。 からいくらの距離の所まで登れるか。 (4) この人が下端Bから 21の距離にいるとき, 上端Aと下端Bで働 く抗力の作用線の交点Pの位置を図中に示せ。 Mg×5l cos 0=R×10lsin@ 垂直抗力 *N Cos 0= 5 sin 0= R=Mg 回転軸としてBを選んだのは, 未知数の N やFに顔を出させないため(モーメントが0 重力 Mg B C 静止摩擦力F Mgのうでの長さ となっている)。 別解 Bと力の作用点との距離をうでの長さ としてもよい。ただし, 力を分解し, はしご に垂直な分力(赤矢印)を用いる。 5 (徳島大) ロ 3 Mg cos 0 ×51=R sin0×10Z こうしてRが求められる。 R Level(1) ★ (2), (3) ★ (4)★★ 剛体のつり合い 左右つり合い |上下つり合い 力のモーメントのつり合い (反時計回り=D時計回り) Base 上図で,鉛直方向の力のつり合いより <Rのうでの長さ Point & Hint (1) はしごに働く 力をきちんと図示することが何より大切。 力の図示…注目物体が受けている力を 矢印で描く。まず重力 mg を, 次に接 触による力を描く。 接触によるカとは, 糸の張力や接触面からの垂直抗カや摩擦 力などである。なお,「抗力」とは垂直抗力と摩擦力の合力を指していることに注意。 (2) 静止摩擦係数を μ 垂直抗力をNとすると, 最大摩擦力 Fmax は, Fmax3μN と なる。ただし, Fax は静止摩擦力の限界値であり, 物体がまさに滑り出そうとする ギリギリの状況でしか現れない力である。(4) Bでの抗力を計算する必要はない。 「剛体に3つの力が働き, 互いに平行でないときには, 作用線は一点で交わる」(な ぜか?)ことを応用したい。そこで重心の知識を生かす。 質量 m., m2, … N= Mg…の 力のつり合い Mgのうでの長さ 水平方向の力のつり合いより F=R……3 Mg B = M 抗力 Bでの抗力は VN+ F = 99 1+ 64 Mg N = Mg /73 8 F 別解 Aのまわりのモーメントのつり合いより の質点の N×101 cos 0 = Mg× 5l cos 0 + F×10lsin0 座標をx, X2, … とすると、重心の座槽r。け