ㆍ物理の等速円運動の加速度のところです。 ㆍ？ᆢ写真２枚目の２行目のオレンジ線の部分vωはどのから導けるかがわからないので教えていただけると助かります。

運動の加速度(PAL) B 周期と回転数 period r 27 等速円運動する物体が回転する時間を周期という。等速円運動の 半径を [m], 速度を w [rad/s], 速さを v[m/s], 周期をT[s] とする と、1回転したときの物体の移動距離は円周 2[m] であるから (πは円 2周率)(60)を用いると次の式が得られる。 @a き 270 2π と TU (T) T= ビー W= ‣ p.65 r (61) v=rw (60) ①秒 当たりの回転の回数を回転数という。回転数の単位にはヘル 記号を用いる。 回転数 [Hz] と周期 T の関係は次のようになる。 wwww れ n = ①回転する時間 (62) また,(61),(2)式より, ωとnの関係は次のようになる。 w = 2πn w ✓ 問20 半径 0.40mの円周上を1分間に15回転する等速円運動を考える。 このときの 周期 T[s],回転数 n [Hz], 角速度 [rad/s], 速さ [m/s] を求めよ。 (63) C 等速円運動の加速度 等速円運動では,速度の大きさ(速さ)は一定だが,その向きは常に変 化しているので、速度自体は変化している。つまり,加速度が生じてい る。この加速度 [m/s] を求めてみよう。 p.12~13 ④=wt 図52 ③のように,半径 [m]の円周上を角速度[rad/s] で等速円運 |動する物体を考える。 時間 4t[s] の間に角40[rad〕 (= w4t)だけ回転し, 速度が [m/s] から [m/s] になったとする。 このとき,速度の向きも 10 だけ回転するので,とのなす角は40である(同図⑥)。 JAA 経過時間 4t を短くしていくと, 40も小さくなっていく。このとき, 速度の変化に垂直な向き, すなわち、円の中心を 向くようになる。 等速円運動の加速度は,a 40→おわつはのめ At で与えられるから おわりひ と同じ向き,すなわち、円の中心方向を向く(同図◎,③)。 1回転するときの角は2πrad(=360°) なので、これを角速度で 期Tが求められる, と考えることもできる。 2 回転の回数や回転角はいずれも無 次元は[TJ]であるし て周 しまじめ 5

(5)についてです。 どうして垂直抗力N(E)=0のときも小球は軌道から離れないといえるのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

221. くぼみを通過する小球 図のように, A→Bの間は鉛直, B→C→Dの間は点O1 を中心とする半径rの円周の一部, DE の間は水平面に対して角0をなす斜面, E →Fの間は点O2 を中心とする半径rの円 周の一部, FGの間は水平となっている なめらかな軌道がある。 また, 点BとEは 同じ高さである。 01 に対して高さんの点 AA B 300 P h 01 E D C (土) F G ・ 02 Aから, 質量mの小球Pを自由落下させたところ, Pは軌道に沿って同じ鉛直面内を運 動した。 重力加速度の大きさをg として, 次の各問に答えよ。 (1) P点Bを通過する瞬間の速さを求めよ。 (2) 点Cを通過する瞬間の, Pの運動エネルギーと速さをそれぞれ求めよ。 (3)点Cで,Pが軌道から受ける力の大きさを求めよ。 (4) Pが点Dを通過した直後の速さを求めよ。 また,このとき, 点DでPが軌道から受 ける力の大きさと, (3) で求めた点Cで受ける力の大きさの大小を比較せよ。 (5)点Eを通過した直後に,Pが軌道からはなれないためのんの条件を, 0, h, rを用 いて表せ。 (6) 点Fを通過した直後に,Pが軌道から受ける力の大きさを求めよ。

この図でNsignθが向心力になる理由を教えてください

2024年度 外部試験利用 物理 96 T さく無視できる。 図のように、車が線分 00' から角度0 ( 199 ED O<< の位置にある円周上を 2 水平面上に固定された半径の半球の内側を走行する車を考えよう。 走行面は点で 走行面を直上方から見た図である。 車の質量はmで大きさは半球の半径と比べてじゅうぶんん としている。 図1は走行面を点Oと半球の中心O' を含む鉛直面で切った断面図である。 している場合を考え、この円周を角度0のレーンと呼ぶことにする。 以下では、一定の速さを 保ちながら一定の角度0のレーンを走行できる条件について考える。 重力加速度の大きさをまと する。 次の間に答えよ。 まず,走行面と車の間に摩擦が働かず, 一定の角度のレーンを走り (イ) 車が走行面より受ける垂直抗力の大きさ N をm, 9, 0 を用いて表せ。 (口) cosb を,,eを用いて表せ。 られる場合を考える 次に、車の進行方向に対して垂直に摩擦力が働く場合を考えよう。 車を進行方向に対して と書くことができる。Fの大きさと横すべり摩擦力の大きさの最大値が等しくなる0は1つ に横すべりさせようとする力は, 重力と遠心力のうち図1の半球の接線方向を向いた力の合力 きの力であり、車の横すべりを防ぐ。 横すべり摩擦力の大きさの最大値はμを正の定数としてい である。 この力Fに対して 「横すべり摩擦力」 が働く。 横すべり摩擦力はFと同じ大きさで は2つ存在する。 このような日が2つある場合のそれぞれを 01, 02 とし, 01 < 00 < 02を満たす とする。 (ハ) 01, 02 に関して成り立つ以下の式の 1 から 4 には + またはの記号が入る。その を答えよ。 v2 gr sin by (tan 01 1F) 2μtan Or 以下では、様々なぁの値を考慮した場合を考える。 v2 gr sin 02 (tan 0.23 ) 14 14 μtan02 (二) 車の速さ”が大きくなるほど01 は大きくなるが, tan 01 はある値以上の大きさになること ○はない。この値をμを用いて表せ。 述) 工学院大 (木) (^) 「3図のように, 滑らかに動くピス モルの理想気体を封入した。 大気圧 車の速さが小さくなるほど 02 は小さくなるが, tan A2 はある値未満の大きさになること 朱神 はない。 この値をμ を用いて表せ。 (へ)どのようなぁでも横すべりしないようなのが存在するためのμの条件を不等式で表せ。 O' mi 温度T)の状態でつりあいの状態 がPになるまでゆっくりピスト さらに、ピストンに加えた 絶対温度になった状態 C- 力を減少 圧力が最初 気体の定圧モル比熱を Cp, CRから必要なものを用し 解答欄には横軸を体積 が一定であるような状態 (状態B, 状態 Cぉ。 切な位置に P2 を言 (状態Aから状態 き、変化する向 (i) 状態 Aから状態 ある部分の面積 〔解答欄 〕 圧力 P2 P ロ) 状態Bから状 ハ) 状態Bからも 二) 状態 A から ホ) 状態 Cから 水平面 2r 2T 図1 図2

2627が全く分かりません！教えて頂けませんか！😭🙇‍♀️

第4問 次の文章を読み, 後の問い (問1~4)に答えよ。 (配点 25 ) 問2 次の会話の内容が正しくなるように空欄 適当なものを,それぞれの直後の 25 27 に入れる語句式として最も }で囲んだ選択肢のうちから1つずつ選べ。 ドップラー効果の公式について先生に質問したところ, 正弦波の式を用いた公式の導出を教え てもらうことができた。 観測者 音源 正の向きに伝わる音波に注目する (マイクロフォン) x = 0 x=L+pt 観測者 音源 正の向きに伝わる音波に注目する (マイクロフォン) x=0 x=L 図2 図 1 先生: 図1のようにx軸上を自由に動くことができる音源を考えます。 音源の振動体の振動が空 気の圧力の変化を生み、この圧力変化が周囲に伝わり、軸の正の向きと負の向きの両側 にも伝わっていきます。 これが音波ですね。 いま, 正の向きに伝わっていく音波について は、音源の位置における空気の圧力変化が時刻 t において y=Asin (2πft+α) と表される としましょう。 ただし, A, fは時刻によらない正の定数,αは時刻によらない定数, は円周率です。 この音源の出す音波の振動数はいくらですか。 生徒: fです。 Aは振幅ですね。 先生:その通り。では, 音源が原点x=0に静止しているとき, 座標x=L (>0) に静止している 観測者が観測する音波を表す式を考えましょう。 音波がx軸上を伝わる速さをVとする と,距離 L を伝わるのにかかる時間はです。すると、時刻に観測者の位置(x=L) に到達した音波は音源をいつ出たことになりますか。 先生:次に、 図2のように時刻における観測者の位置が定数L (>0), p を用いて x=LL (20) と表される場合を考えます。 観測者はどんな運動をしていますか。 ①速度の等速直線運動 生徒: 25 です。 ②加速度の等加速直線運動 先生: 先ほどと同じように考えると, 観測者がx=L+pt という式で表される運動をする場合, 観測される空気の圧力変化は y=Asin{2x(t-L+L)+α} ですね。これをもによら ない定数f' (0), α を用いてy=Asin (2πf't+α) と書き直すことで観測される音 波の振動数を求めましょう。 ただし, 観測者の速さは音の速さより小さいとします。 また, p>0 とすると観測者が静止しているときと比べて観測される音の高さはどう なりますか。 ① f 生徒: 振動数は 26 ◎(1-1)で,>0とすると音の高さは 生徒: 時刻・ ↓でしょうか。 先生:そう。 よって、観測される空気の圧力変化は 1sin{2月(1-1)+a}=Asin{2xft+(a-2x5/1) と表されます。a-2/ / の部分は y=Asin 時刻 t によらない定数であることに注意すると, 音源と観測者がともに静止していると きに観測される音波の振動数がわかりますね。 問1 上で導いた式に基づくと, 音源と観測者がともに静止しているときに観測される音波の振 動数はいくらか。 正しいものを次の①~⑤のうちから1つ選べ。 24 ③1+ ①高くなります 27 ②低くなります ③変わりません ① 01 04 of 158 | 第15章 実践演習(第1回) 第15章 実践演習(第1回) 15

ウ、エについてで、ここで運動量が保存するのは、バネ、小球、台車全てを物体系と見なしているという認識でよろしいのでしょうか？(小球と台車を物体系と見るのではなくということです)教えてくださいm(_ _)m

物 理 (3問題 100点) 物理問題 I 次の文章を読んで、 には適した式か値を求め からは適切なも のを選びその番号をそれぞれの解答欄に記入せよ。 また, 問1 問2では、指示に したがって、解答をそれぞれの解答欄に記入せよ。ここで、円周率はとする。 図1のように質量 M の台車の上に大きさの無視できる質量mの小球が2本のば ねによって取り付けられている。この2本のばねは、ばね定数と自然長が等しく、 質量は無視できる。はじめ、2本のばねは自然長の状態で、小球は台車の中央にあ る。台車は摩擦なしに水平面上を動くことができ,台車と小球の間の摩擦も常に無視 できるものとする。 x 軸は右方向を正とし、台車も小球もx軸に平行な方向へのみ きばねは常にx軸に平行であるものとする。 (1) はじめに、台車を動かさないように押さえながら、図2のように小球を台車の 中央からだけ左方へ引っ張ったところで,小球と台車を同時に離した。離した 直後の小球の加速度は、2本のばねからx軸の正の方向へそれぞれの力を受 けるので ア で与えられ,一方,台車の加速度は、2本のばねからx軸の 負の方向にそれぞれの力を受けるため イ で与えられる。 小球が台車の中央を通過するときの小球の速さは ウ 台車の速さは 1 I となる。 小 台車 00000 図1 図2 ◇M12(482-113)

(2)iiの位相の問題について、先生が出している解答は0.50π radなのですが、どうやっても答えがπ radにしかなりません。(iの答えは、周期3.0s、波長6.0m、速さ2.0m/sです)どっちが合っているか教えていただきたいです😭よろしくお願いします。

| 次の各文章を読み, あとの問いに答えなさい。 Iの波は,波面の形を保ったまま進行する。 波面上の各点からは(ア)が出て新たな波をつく り,これが次の波面を形成する。これを(イ)の原理という。この考え方を用いると,波が障害 物の陰の部分にまで回り込む(ウ)や,異なる媒質に入射して進行方向を変える(ェ) の説明ができる。 2つ以上の波が重ね合わさると(オ)が生じ、強め合いや弱め合いが見られる。ここで重 要なのは(カ)であり,特に波が反射する場合, 固定端で反射した場合は(カ)は(キ) ずれる。 Ⅱ 光波のうち、人間が視認できる光を(ク)という。 波長によって速さが異なるため, 白色光を プリズムに通すと, (ケ)が起こり,(コ)が得られる。 太陽光の連続 (サ) の中には多くの 暗線が見られ,これを(サ)線という(図1)。 光は媒質中の微粒子によって四方に散らされる ことがあり,これを(シ)という。特に波長の短い光ほど強く散らされるため, 空が青く見える現 象や, 夕方に太陽が赤く見える現象が説明できる。 このように、 光の波長による (シ) の違いは自 然現象の色彩に大きな影響を与えている。 また, 光の振動方向が特定の向きにそろえられた状態 を(ス)という。 7.06.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 波長 (×10-7 m) 図1 (1) 各文章 I, II の空欄(ア)~(ス)に当てはまる語句や数を入れなさい。 (2) 下線部①について,ある正弦波がx軸の正の向きに進んでおり,時刻t [s]における位置x [m]で の変位y [m]は, y = 0.40 sin 2 ( 32.0-20)と表される。これについて,次の問いに答えなさい。 = = Mof1 ± 4.2.0 60 ・20 i 波の周期, 波長, 速さをそれぞれ求めなさい。 ii 位置x =3.0mにおける位相は,x=0m に比べて何rad 遅れているか。 円周率を用いて表 0.40smz (12) 0.40m Tirad しなさい。 この正弦波がx軸の負の向きに進む場合,位置x [m]での媒質の変位y [m]と時刻t [s]の関 係を表す式を求めなさい。 2TV 12. 30 TV tos2(オープン) 2

(c)についてです。解答解説ではV＝EdでEを求めていますが、なぜE＝vBの公式で(a)で出た速さvを使ってEを求めてはいけないんでしょうか。

485 )に適する式または数を入れよ。 ZA B ベータトロン 次の文の( 図のように、強さが軸からの距離のみで決まる磁場 を軸の正の向きにかけ, 質量m[kg], 電気量 -e[C] の電子を,xy 平面内に入射したところ, 原点を中心にし て 軌道半径R [m] で等速円運動をした。 軌道上の磁束 密度の大きさをB[T] とすると,このときの電子の速さ はv= (a) [m/s] である。 Ex R 電子 次に,円軌道を貫く磁束 [Wb] が, 微小時間⊿t [s] 間に⊿ 〔Wb] だけ増加するよ うに、磁場を増加させた。 このとき,円軌道上には大きさ(b)[V]の誘導起電力が 発生し円軌道に沿って強さ(c) [V/m〕の電場が発生する。 電子はこの電場から 大きさ(d)[N] の力を受けて加速度運動をする。 ⊿t[s] 間での電子の速さの増加 分を⊿v[m/s] とすると, ⊿v=e) [m/s] となる。 この式から、尺が一定の場合に は = 0 Wb のときの速さをv=0m/sとして, vとの間に(f)という比例関 係が成り立つ。 したがって, ØはBを用いて=(g) [Wb] と表すことができる。 これより,Bの値は円軌道の内側の平均磁束密度の(h)倍になる。

物理（2）についてです。 cos 4πt÷Tの時間平均が0になるというのはどういうことですか？なぜ0になるのでしょうか。教えて欲しいです。

WB」 である。 このとき, AB と CD は速さ 運動をしており、磁場に垂直な方向には[m/s]の速さで動いているので、 X [m/s] で 磁場の方向から見たコイルの面積が増加する。それにつれて, コイルを貫く磁束が増加 し,その変化率は [Wb/s] である。したがって,コイルには大きさ [V] カ [A]の誘導電流が の誘導起電力が生じ, の向きに流れる。 P b 本 ダイオード R 電源 300 ダイオードを含む交流回路 源に抵抗値尺の抵抗, ダイオード,スイッチSを接続した回路 図1のように,交流電 がある。 ただし, ダイオードは順方向には抵抗値 0, 逆方向に交流 は抵抗値無限大の素子としてふるまうとする。 スイッチSをa側に入れて,点Qに対する点Pの電位の時間 変化を測定したところ、 図2のようになった。 (1) 抵抗に流れる電流の最大値を求めよ。 (2) 抵抗で消費する電力の時間平均を求めよ。 次に,スイッチSを b側に入れた。 図 1 VA Vol 12T -Vo (3) 点Qに対する点Pの電位の時間変化を表すグラフをかけ。図2 (4) 抵抗で消費する電力の時間平均を求めよ。 例題 61

（3）なんですが、150°になるのはなんでですか？

第Ⅰ章力学Ⅱ 解答 (1)0.50m (2) 15s (3) 10s (4) 解説を参照 ることを利用する。 等速円運動では, 円周上を動く速さや角速度が一定 ことはできない。 そこで, 単振動が等速円運動の正射影と同じ運動であ 指針 単振動では,速さが常に変化しており、単純に時間を計算する (2)のように、振動の 端から振動の中心までな ど 1周期に対してどれ だけの時間になるのかが なので, 位相を調べることで時間を求めることができる。 考えやすい場合は,等速 解説 (1) 振幅は,振動の中心から振動の端までの距離である。」 A 0.50m (2)AO間は,振動の端から振動の中心までであり,1周期の21/12 4 円運動に置き換えること なく、時間を求めること ができる。 A coswt T 6.0 wt 相当する。 -=1.5s 4 4 P 60° not 周期の 倍である。 (3) AC間の単振動は,図1のように、位相が 90°から 150°の 等速円運動の正射影に相当する。 したがって,A→C間の時間は, T_6.0 -T= 60° 60° 360° =1.0s 図 6 6 360°

この問題の解説をお願いします。答えは順に、0.63と5.0です。

円の接線方向であり,円の中心を向く方向に対し垂直である(同図©)。 問73 半径 8.0mの円周上を等速円運動する物体が 5.0 秒間で180°回転した。 この 物体の角速度 [rad/s], 速さ [m/s] を求めよ。