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物理 高校生

物理の力学についてです。 このEXで(1)は分かるのですが(2)について、物体が衝突しているのにも関わらず力学的エネルギー保存則が立てられるのは何故ですか?

64 カ学 VI 運動量 Eトク 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 77の答えが出たら, M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると。 衝突してきたPが止まり,Qがりで動き出 65 解(1) Pがばねを押し縮めると同時に,Qは 止まった u ばねに押されて動き出す。ばねが最も縮 んだときとは,Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 つまり,相対速度が0となるときだ。し たがって,このときQの速度も いである。 Omの 相対速度0 すことになる。 Qから見た Pの運動 A 78* なめらかな床上に,質量 Mの板が,ばね定数k のばねで結ばれて置かれている。質量m(<M/2) の物体が速さで板に当たるとき,ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 (1) e=0 (2) e=号の場合について求めよ。 P.Qの速度は同じ M. 運動量保存則より mus=mu+Mu m ひ= m+M m U。 O→ 00000 トク 2物体が動いているとき, “最も……"は相対速度に着目 保存則の威力 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく mM = VR(m+M) 力学的エネルギー保存則,運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 しかし,保存則は運動方程式を超えた力カを秘めている。たとえば,滑らかな 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して Sよっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。保存則や 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 おかねばならない。 摩擦,抵抗なし(保存力以外の力の仕事=0) → カ学的工ネルギー保存則 衝突·分裂(物体系について外カ=0) (3) Qの速度をUとすると 運動量保存則より mvo=mu+ MU …0 →運動量保存則 ばねは自然長に戻っているから,力学的エネルギー保存則より 力学的エネルギー保存則は仕事を,運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。両者はまったく独立な法則であるが,両立することもあり, 連立的に解くタイプは概して難問となる。が,パターンを心得ていれば,取 扱いはむしろ一本調子だ。猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 mーmM …2 mus Uを消去して整理すると (m+M)u*-2mvsu +(m-M)v=0 2次方程式の解の公式より m土M m+M u=。とすると, ①よりU=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 いているはず) EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度。で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度ひを求めよ。 (2)ばねの縮みの最大値!を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。Pの速度uを求めよ。 m-M」 テ=n m+M% Vo m High (3)はP, Qがばねを介して級やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式 u-U=ー(to-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

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物理 高校生

ラインマーカーのついてるとこがよくわかんないです

積層型コンテンサーの公式 実用のコンデンサーでは、 単純な平行板コンデンサーをそのまま使っているケースは少ない。 そ のままではコンデンサーの小型化に支障が生じるため(小型 化すると電気容量が小さくなる) 、小型化に堅いては極板面 | “ェェ 積の渋少につながらない工夫が必須となる。 宮星各量性表生了] 極板を複数枚重ねることでこれを解決したものが 「積層型 | " * コンデンサー」 である。 挑帯電話などに使用される超小型コ ! ンデンサーはこのタイプである。 TTFTTTTLTa 積層型コンデンサーの構造は正極板、負極板を交互に復 |一生一ーーーーーーーー 数重ねた改良型平行板コンデンサーともいえる。 1TTT 2 | 面積8 の金属板をれ枚を問合すで積放重ねた「積必コート< ンデンサー」 の場合について計算しょう。 6 6 右図より、 向き合う極板間にできる電気力線は 4rkg よ 4mた いり 極板問の電界は アーーニーー である。※ ごこまで|平行板コンテンサーと同じだ _eoSY @ 李板間電圧をとすると ぢ= だから、 g= である。 また、 正極板負極板には合 計 =(n-1)g 電荷が疾えられでいるから、積層型コンデンサーの電気量を Q とすると、 sm る よって、面積 8 の金属板をn枚を間隔dで積み重ねた「積屈コンデンサー」 の電気容量は ea-1)S テー である。 すなわち、積層数ヵの増加につれて電気容量は増加する。

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