円運動の問題です この(2)以降の問題においてなぜ向心力ではなく遠心力で考えるのか教えてください。 またできれば、向心力で考えるか遠心力で考えるかの見分け方も教えていただけるとありがたいです！よろしくお願いします。

30 力学 (5) 最高点F する必要がある。 重力で 石 28 円運動 37 A そ0 長さ1の軽くて細い糸の一端に質 量mの小球をつけ, 他端を点Aに固 定する。また,Aから鉛直下方 のところにある点Bに, 細くて滑ら かなくぎが水平に固定してある。く ぎに垂直な面内で糸を張りながら小 球を持ち上げ,糸が鉛直線となす角 を 0=60° にして, 小球を静かに放 す。重力加速度をgとする。 (1) 小球が最下点Cを通るときの速さ voはいくらか。 (2) 小球が点Cを通る直前での糸の張力 T; はいくらか。また, 点Cを 通った直後の糸の張力 T: はいくらか。 (3) 小球が点Bと同じ高さの点Dを通るときの糸の張力 Thはいくら LECTURE (1) 力学的エネルギー mg(1-lcc 3 4 3 0 F E d B D 0の m に小 最 (2) 直前は半径1 り入れて力の一 カ 5時 Th= mg D糸 わ糸 :2m を近 か。 直後は半 がⅡ (4) 小球が図の点Eに達したとき, 糸がゆるんだ。 ZEBD= α と して, sin α を求めよ。 じ高さの位 により速さ 糸がたるむことなく小球がBを中心とする円弧をえがいて運動し、 Bの鉛直上方-1のところにある点Fに達するためには, はじめの 角0はいくら以上でなければならないか。その角度を lo として, Th と同 cos bo を求めよ。 (筑波大+名古屋大) (3) 点D ギー保 s Fave for Iig School o LLden

②です、①で求めたxを用いて計算していますが、 求めるのは酢酸の電離度で、xはCH3COOとHのイオン濃度なのになぜxが使えるのですか？

( 慶鷹義塾大 à の |299 電離定数 次の文中の(A)に適切な式, (B)に語句, ①~③に数(有効数字2桁)を入れよ。 また の はあとの語群から最も適切なものを選んで記号で答えよ。 酢酸を水に溶かすと, 電離したイオンと電離していない分子との間に, 次式のような logio2=0.30 平衡が成り立つ。 Tom CH COOH = CH3CO0 + H*..… (i) 式(i)の平衡定数 K。は酢酸の電離定数とよばれ, K。=(A と表される。 濃度0.20 molLの酢酸水溶液がある。式(i)の平衡における酢酸の濃度を0.20mol/L とみなすと, (この水溶液のpH| ただし, 酢酸の電離定数は2.00×10-5mol/L とする。 0.20 mol/L の酢酸水溶液 50.0mL に 0.20mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え ていく。このとき, 式(i)の平衡はB 液を25.0mL 加えた際の混合溶液の は® 」 ウム水溶液を50.0㎡L加え酢酸がちょうど中和されたときの溶液の pH はI だし, 中和の過程で混合溶液中の酢詐酸イオンの物質量は, 加えられた水酸化ナトリウム の物質量にほぼ等しいとみなせるものとする。 さ の であり, また酢酸の電離度は② である。 向きに移動する。この水酸化ナトリウム水溶 と算出される。 また, 水酸化ナトリ た [のの語群](a) 7より小さい (b) 7に等しい (c) 7より大きい

赤線部①②式より、の所はどう変形したら良いのでしょうか。

基本例題 36 円錐振り子 149,156,157 長さ1の糸の上端を固定し,下端に質量mのおもりをつ るし,水平面内で等速円運動させる。糸が鉛直線となす角 を0とし,重力加速度の大きさをgとする。 (1)おもりとともに回転する観測者から見ると, おもりは どのような運動に見えるか。 (2) 円運動の周期Tを求めよ。 指針(1)重力と糸が引く力と遠心力がつりあっている。 解答(1)おもりは静止しているように見える。 (2) 円運動の半径は r=lsin0である。 おもりとともに回転する観測者から見ると,重力 mg, 糸が引く力 S, 遠心力「F=mrw?」の3力がつりあっ ている。よって,力のつりあいの式は 水平方向:Ssin0-mlsin0·w。=0 鉛直方向:Scos 0-mg=0 S Scos mrG Ssin0 (r=lsin0) |mg 0, 2式より mg S= COs 0 g Icos0 参考地上に静止している観測者の立 m0、場で考えると等速円運動の運動 方程式は mro。=Ssin0 となる。 のミ lcos 0 周期の式「T=」より T=2π, の g 基本例題37 外吉面hのmT の

(4)の③のtanにする計算教えてください

8 2m m+2m ;× MB- MG= 3 ; AG=1+= (2) 水平… Tsin a =F …D 鈴直… Tcos a =3 mg …② (3) Fと重力のうでの長さは赤点線となる ので(T のモーメントは0) |c F·lcos β =3mg·lsin B より 2 F 3 mg tan a = する 5 mg 3より tan 8: 2F ニ +@ より T'(sin° a + cos'a) 3DF°

（2）波線をつけた箇所 なぜこのような式になるんですか？

127考(1) 衝突前後で物体が同一直線上を運動する場合は, どちらか 状 の向きを正に定め, FAt=mu'-muを用いる。 (2), (3) FAt=mv-mu をもとにベクトルの作図をする。 量 +(S.1-)×00-0 (a\m) 8.1- (1) FAt=mu'ーmuより, 打ち返した後のボールの速度の向 きを正として FAt=0.15 kg×50m/s-0.15kg×(-40 m/s) =7.5 kg·m/s+6.01kg·m/s=13.5 N·s 向はケma.1目 0日 0a.0-m 圏 14 N·s, ボールが飛んできた向きと逆向き /FAt mv'- (2) FAt=mv'ーmū のベクトルの関係を作図すると, 右の通 りであり,FAtの向きは水平から 30° 上向きである。F4t の大きさFAt|は, 右図より 1F4|=|milcos 30°×2、3.0 ■ 30° ーm 向はケam08.0 Vm) mo' a\m 03.0-2\m 09. em0-a\m 8.0 08.0- mv'-mu 量 ケ1 =0.15 kg×40 m/s×V3 =mu'+(-mu) 10.3 N.s 答水平から30°上向きに10N.s 0.8-2\m 0.5×g0.8 ① 考え方 肝答

波線を引いたところが分かりません。なぜ重力ではなく垂直抗力の反発力がモーメントに影響するんですか？

必解14.〈棒のつりあい) 次の文章を読み, a~c]については選択肢より適切な向きを選べ。 図のように,長さ1,質量Mの一様な細い棒を床から垂直な壁 に 45°の角度で立てかけた。棒が床と接する点をPとする。壁は なめらかで棒と壁の間には摩擦察はないが,棒と床の間の静止摩擦 係数はμである。ただし、 重力加速度の大きさをgとする。 (1) まず, 立てかけた棒がすべり落ちないためにμが満た すべき条件を考えよう。棒にはたらく力のつりあいから, 棒が床から受ける垂直抗力の大きさはア]であり、 棒にはたらく力のモーメントのつりあいから,棒が壁か ら受ける垂直抗力の大きさは イ]である。それゆえ, 静止摩擦係数は μ>ウ]を満たす必要がある。 (2) いま,質量 mの小さな粘土の粒を, 棒の上にそっと置 2 力とつりあい 11 ア クに適切な数式を記入せよ。また, 壁 45°% 床 c]の選択肢 a (8 3 5 45°) ただし,いずれも鉛直面内とする。 いた。点Pから棒にそって今0 2 -1の位置に置いても棒がすべり落ちないための条件を考えよ う。粘土粒が棒上に固定されているとき, 粘土粒にはたらく力は, 重力と棒からの抗力で, これらがつりあっている。したがって作用反作用の法則から, 棒が粘土粒から受ける力の 向きはa で大きさはエ である。(1)での考察と同様に, 棒にはたらく力のつりあ いと力のモーメントのつりあいから, 静止摩擦係数は μ>オ]を満たす必要がある。 次に,粘土粒を取り除き, 同じ質量 mの小球を, 棒の点Pから棒にそって打ちだしたと 2 ころ,小球は棒をのぼり始めた。小球が点Pから棒にそって今いの位置まで上がっても棒 がすべり落ちないための条件を考えよう。小球と棒に摩擦がないとき,小球にはたらく力 は、重力と棒からの垂直抗力であり,その合力の向きはb]で大きさはカ]であ り、小球の動きは棒にそった等加速度運動となる。したがって,逆に棒が小球から受ける 力は,向きはc]で大きさはキ」である。。これまでの考察と同様に、棒にはたらく 力のつりあいと力のモーメントのつりあいから, 静止摩擦係数は μ2ク]を満たす必 [11 立命館大) 要がある。 G

問1，２，３を教えてください！

岡1 一様な大さで均質な。長さ40cmの棒を,図のように,各頂点での角度が直角になるよ うに曲げた。さらに 長さ 20cmの部分に沿ってx軸. これと垂直な長さ 10cmの部分に沿 ってy軸をとり、これらの間の頂点を原点0とした。この形状におりける, 棒の重心の来標 (x. %)としても適当なものを.下の0-0のうちから一つ選べ。 ただし, 座標の単位は [cm] とする。(o. Vo) -1 cm) 10. LO ーxIcm] 20 (等 ) (学学) 0 (10. b) 門2 リンダとストンを川リ || Z初的w "i CTであった押想 体を、1川6 0 呼さu/ のmr気体の体格は何 Mなるか、最 クの 0GuT nsた 出00じは、新対 ルに独りする22K 2 0

最後のEc=の式で×2をするのは何故ですか？

*352,353 (2) 線分 AB の垂直2等分線上で,x軸よりaの距離にある点Cでの電場の強さ Ec ら、 基本例題 70 クーロンの法則·電場の強さ a 右の図のように,*軸上の点A, Bにそれぞれ +q, 離は2aである。小球の半径はaに比べて非常に小さい とし、また,クーロンの法則の比例定数をんとする。 (1) 2つの小球間にはたらく静電気力の大きさはいくらか。 +q -q(q>0)の電気量をもつ小球があり,それらの間の距 A a -9 a Bx を求めよ。また,その向きを矢印で示せ。 E。 (+1C) 2 」 指針(1) クーロンの法則「F=k2 Ec 向き (2)点A, Bにある電荷が点Cにつくる電場をそれぞれ EA, Es とすると Ec=Ea+Ea g° 2 EB 解答(1)静電気力の大きさ F=k 2=k2 (2a) (2) AC=BC=/2a であるから 9. 45° A(+q) 45°( B(-q) x E=El=k2a)-ド2a° -=k- (V2a)? 図より Ec=2×|Ealcos 45° POINT FとEを混同するな 2 kq =/2|EA|= 静電気力 F=192 re 電場 E=k- Q 2a? 向きは図のようになる。

物理基礎です。 力の範囲です。 丸が着いているところがわかりません お願いします！

見は4 明け テスト センター試験(本試)物理基礎 ー18- ○本試験○ (試験日) 1月 19日 物理基礎 [時間) 基礎を付した理科2軒目で60分 (備考) 出題形式はマークセンス 次の問い(間1~5)に答えよ。 (配点20) 問1/図1のように,自然の長さが同じでばね定数がんの3本の軽いばねを水 平な天井に等間隔に固定し,ばねの下端に軽い棒を水平に取り付けた。この棒の 中央から質量 m の物体を軽い糸でつるすと,3本のばねはそれぞれ自然の長さか ら!だけ伸びて静止した。伸び!を表す式として正しいものを,下の0~6のう ちから一つ選べ。ただし, 3本のばねは同一鉛直面内にあり, 棒は変形しないも のとし,重力加速度の大きさをgとする。!= コ 1 2mg 3mg mg の 2k 6学 mg mg 0 3k 図1 問2 図2のように,静止している質量mの小物体を, 同じ大きさのカFで引いて三つの異なる向きに動か した。鉛直上向きに引いた場合を A, 傾き 45° の斜面に沿って上向きに引いた場合をB, 水平方向に引い た場合をCとする。それぞれの場合に1秒間引いた直後の小物体の運動エネルギーをKa, Ka, Keとし, それらの大小関係を表す式として正しいものを,下の0~⑥のうちから一つ選べ。ただし, 斜面と水平面 はなめらかであり, 空気の抵抗は無視できるものとする。また, 重力加速度の大きさをgとし, F>mg が満たされているものとする。2] 小物体 小物体 小物体 45 水平面 水平面 水平面 A B C 図2 Ka>K>Ke @ Ke>K-K。 @ Ka=K>Ke O Ke> K>K。 0. KA=K』=Ke O Ke>K>K。 問3 次の文章中の空欄アコ ウ]に入れる語の組合せとして最も適当なものを,下の0~®のうち から一つ選べ。 3] 図3は送電の仕組みを模式的に示している。発電所から一定の電カを送り出す場合, 送電線で発生する ジュール熱によって失われる電力カを小さくするには,送電電圧を口 ]することで, 送電線を流れる電流 をイコするとよい。そのため, 発電所で発電された電気は,何度か変圧されたのちに家庭へ送られてい る。送電にウを用いると, このような変圧を容易に行える。 発電所 家庭 変圧番 変圧器 送電線 図3 0 の ア高く商 く高く高く低く|低く低く低く イ大きく大きく小さく小さく大きく|大きく小さく小さく ● 圧文社 2021 全国大学入試問題正解 lc uw w w w

物理基礎です。 丸が着いているところがわかりません お願いします！

見は4 明け テスト センター試験(本試)物理基礎 ー18- ○本試験○ (試験日) 1月 19日 物理基礎 [時間) 基礎を付した理科2軒目で60分 (備考) 出題形式はマークセンス 次の問い(間1~5)に答えよ。 (配点20) 問1/図1のように,自然の長さが同じでばね定数がんの3本の軽いばねを水 平な天井に等間隔に固定し,ばねの下端に軽い棒を水平に取り付けた。この棒の 中央から質量 m の物体を軽い糸でつるすと,3本のばねはそれぞれ自然の長さか ら!だけ伸びて静止した。伸び!を表す式として正しいものを,下の0~6のう ちから一つ選べ。ただし, 3本のばねは同一鉛直面内にあり, 棒は変形しないも のとし,重力加速度の大きさをgとする。!= コ 1 2mg 3mg mg の 2k 6学 mg mg 0 3k 図1 問2 図2のように,静止している質量mの小物体を, 同じ大きさのカFで引いて三つの異なる向きに動か した。鉛直上向きに引いた場合を A, 傾き 45° の斜面に沿って上向きに引いた場合をB, 水平方向に引い た場合をCとする。それぞれの場合に1秒間引いた直後の小物体の運動エネルギーをKa, Ka, Keとし, それらの大小関係を表す式として正しいものを,下の0~⑥のうちから一つ選べ。ただし, 斜面と水平面 はなめらかであり, 空気の抵抗は無視できるものとする。また, 重力加速度の大きさをgとし, F>mg が満たされているものとする。2] 小物体 小物体 小物体 45 水平面 水平面 水平面 A B C 図2 Ka>K>Ke @ Ke>K-K。 @ Ka=K>Ke O Ke> K>K。 0. KA=K』=Ke O Ke>K>K。 問3 次の文章中の空欄アコ ウ]に入れる語の組合せとして最も適当なものを,下の0~®のうち から一つ選べ。 3] 図3は送電の仕組みを模式的に示している。発電所から一定の電カを送り出す場合, 送電線で発生する ジュール熱によって失われる電力カを小さくするには,送電電圧を口 ]することで, 送電線を流れる電流 をイコするとよい。そのため, 発電所で発電された電気は,何度か変圧されたのちに家庭へ送られてい る。送電にウを用いると, このような変圧を容易に行える。 発電所 家庭 変圧番 変圧器 送電線 図3 0 の ア高く商 く高く高く低く|低く低く低く イ大きく大きく小さく小さく大きく|大きく小さく小さく ● 圧文社 2021 全国大学入試問題正解 lc uw w w w