(1)についてです。 往復にかかる時間の逆数回、単位時間あたり衝突する、とありますが、これは最初に気体分子がどこにいるかによって変わりませんか？ 例えば、最初に分子がx=0のところにいたら、最初の衝突にかかる時間と二回目以降の衝突にかかる時間は違うと思います。 御回答よ... 続きを読む

発展例題25 気体の分子運動 発展問題 305 306 一辺の長さがLの立方体容器に,質量mの気体分子がN 個入っている。 分子は, 容器内の壁と弾性衝突をする。 (1)1個の分子の速度のx 成分を vx とする。 x軸に垂直な 壁Aが, 1個の分子から受ける力の大きさはいくらか。 N mvxiA L (2)各分子の速度成分の二乗平均を vx とすると,N個の 分子全体から壁Aが受ける力の大きさFはいくらか。 L -L- x (3) 全分子の速度の二乗平均を とすると, 壁Aが受ける圧力はいくらか。 指針 (1) 分子が壁の間を往復する距離 は2Lであり,往復にかかる時間は 2L/vx なの で、単位時間あたり, 壁Aに vx/(2L) 回衝突す る。時間の間では, vxt/(2L) 回衝突する。 (3) 分子の数はきわめて多く, 速度の二乗平均 には,vvvv/3の関係が成り立つ。 解説 (1) 1回の衝突で分子が受ける力 積は,-mux-mvx=-2mvx であり,その反作 用として, 壁Aは2mvx の力積を受ける。 分子 は、時間の間に, vxt/(2L) 回衝突するので, mvx 2 力の大きさは, Vxt ft=2mvxx f=- 2L L 20x2 (2) =vxなので,力の大きさFは、 N F=Σ- mvx2 Nmvx2 L L F Nmvx2 (3) 圧力は, p= L2 L3 Nm v² Ux から, p = 3 3L3

HbとHaがなんで右上と右下の向きに行くのががわからないので、教えていただきたいです。

解説動画 発展例題 43 平行電流がおよぼしあう力 図のように、3本の平行で十分に長い直線状の導線A, B, とBに紙面の表から裏の向きに, Cには逆向きに,いずれも Cを, 一辺10cmの正三角形の頂点に、紙面に垂直に置く。 A 2.0Aの電流を流す。 真空の透磁率を4×10-7 N/A とする。 (1) A,Bの電流が,Cの位置につくる磁場の向きと強さはいて くらか。 ( (2) 導線Cの長さ 0.50m の部分が受ける,力の向きと大きさはいくらか。 指針 (1) 右ねじの法則を用いて, A, B の電流がCの位置につくる磁場を図示し,それ らのベクトル和を求める。 磁場の強さは, 1/2)」の式を用いて計算する。 発展問題 523 2 10cm (B である。合成磁場耳は,図の右 平水 向きとなる。 HA, HB は, I HA=HB= 2лr 2.0 2×0.10) 10 -[A/m〕 (2) フレミングの左手の法則から力の向きを, 「F=oIHL」の式から力の大きさを求める。 解説 合成磁場の強さHは, H=2×HACOS30°=2× 10 √3 第 10/3 In π π =5.50A/m 5.5A/m (1) A, B の電流がC の位置につくる磁場 Hは,右ねじの 法則から、図のように なる。 H, He は, そ れぞれACBC と垂直である。 また,A,Bの 電流の大きさは等しく, Cまでの距離も等しい F30° HB CO H (2) フレミングの左手の法則から、導線Cが受 HA の ける力の向きは, ま, AB と垂直であり、図の上 向きとなる。 力の大きさFは, AX -> B F=μIHL=(4z×10-")×2.0× 10/3 X0.50 =6.92×10-N 6.9×10 N ① 発展例44 電子のらせん運動 発展問題524

どうしてこの順で引くのか教えてください🙇

発展例題 4 剛体のつりあい 知識 →発展問題 25 粗い床上に、重さW、 高さα、 幅6の直方体が置かれている。 図の点A、Bは、直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表 す。 点Aに糸をとりつけ、 水平右向きに大きさTの張力で引いた。 はじめ直方体は静止していたが、 Tを徐々に大きくすると、やが て点Bを回転軸として倒れた。 次の各問に答えよ。 a b A T B (1) 直方体が静止しているとき、 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は、 点Bから 左向きにいくらの距離にあるか。 α、b、T、W を用いて表せ。 (2) 直方体が回転し始めるのは、 Tがいくらをこえたときか。 (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは、いくらより大きくなければならないか。 指針 垂直抗力の作用点は、T=0のとき に重力の作用線上にある。 Tを大きくすると、 作 用点は徐々に右側にずれていき、やがて点Bに達 する。 さらにTを大きくすると、 直方体は点Bを 回転軸として倒れる。 | 解説 b T a 式 ① ② に代入して、 x= 2 W (2)Tを大きくすると、 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。 (1)のxが0になるときの張力を T とすると、 張力がこれよりも大きくなると b T₁ ・a T₁= ・W W 倒れるので、 01/21 0=- 2a (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい から F=T ... ③ bA (1) 垂直抗力をN、 点 Bからその作用点まで の距離をx 静止摩擦 力をFとすると、 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから、 T NA a F 静止摩擦力Fは最大摩擦力μN 以下であるの で F≤μN B x W N=w ... ① 62 b 式①、③をそれぞれ代入すると、 直方体がすべ らないためには、 T≤μW ら、 W- 11/1/2-Ta-Nx=0.② 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか b これから TがμW をこえると直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に倒れるので、 2 T<μW -W<W ">. 2a 2a S

円運動についてです。 方針の欄に、非慣性系で考えると力が釣り合っているように見える、とありますが慣性系で考えても力は釣り合っていますか？ また、こういった問題において慣性系で考えるか非慣性系で考えるか判断するコツなどありますでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題19 円錐容器内の運動 Z軸を中心軸とする頂角20の円錐状の容器がある。 容器の内 側に質量mの小球があり, 容器の底にある小さな穴を通して, 質 量Mのおもりと糸で結ばれている。 小球は, 穴から円錐の側面に 沿って距離Lの位置を保ち、 容器内のなめらかな斜面上を速さひ で等速円運動しており, おもりは静止している。 糸と容器との間 に摩擦はなく,重力加速度の大きさをg とする。 小球の速さひ を. m, M, L, 0,g を用いて表せ。 指針 小球とともに回転する観測者には, 距離Lが一定なので, 小球は,重力,糸の張力, 垂直抗力,遠心力を受けて, 力がつりあって静止 しているように見える。 円錐の側面に沿った方向 の力のつりあいの式を立てる。 なお,静止した観 測者には,小球は重力, 糸の張力, 垂直抗力を受 けて,等速円運動をするように見える。 (筑波大) 発展問題 218 223 ZA L 0 Vo m M 002 m -sin0 L sine Mg である。 円運動の半径 垂直抗力 はLsind なので,遠心力 の大きさはmv^2/(Line) となる。円錐の側面に沿っ た方向の力のつりあいから, Mg 002 m Lsine sine 002 0 m L sine mg mg coso ・mg cos0-Mg=0 (M+mcos0)g 解説 小球とともに回転する観測者を基準 に考えると, 小球には図のような力がはたらく。 糸の張力は,おもりが受ける力のつりあいから, Vo= √ L m

aは5mでいいのですか？画像に書き込んでいるxは移動距離に含めないのですか？

発展例題 2 等加速度直線運動 思考 グラフ 斜面上の点0から、初速度 6.0m/sでボールを斜面に沿 って上向きに投げた。 ボールは点Pまで上昇したのち、下 し始めて、点0から5.0m はなれた点Qを速さ 4.0m/s 斜面下向きに通過し、 点0にもどった。 この間、ボール は等加速度直線運動をしたとして、斜面上向きを正とする。 1 ボールの加速度を求めよ。 5.0m 発展問題24、25、26 P 6.0m/s -4.0m/s ボールを投げてから、点Pに達するのは何s後か。 また、 OP間の距離は何mか。 ボールの速度と、 投げてからの時間との関係を表す v-tグラフを描け。 (4) ボールを投げてから、点Qを速さ4.0m/sで斜面下向きに通過するのは何s後か。 また、ボールはその間に何m移動したか。 指針 時間が与えられていないので、 2ax」を用いて加速度を求める。 また、 最高点Pにおける速度は0となる。 v-tグラフ を描くには、速度と時間との関係を式で表す。 解説 (1) 点0 Qにおける速度、 OQ間 の変位の値を 「v-vo'=2ax」 に代入する。 (-4.0)2-6.02=2xax5.0 a=-2.0m/s² 2点Pでは速度が0になるので、 「v=v+at」 から、 0=6.0-2.0×t t=3.0s 3.0s 後 OP間の距離は、 「v-v=2ax」 から、 02-6.02=2×(-2.0) xx (1 x=9.0m x=vot+ 1/2a2」からも求められる。) (3) 投げてからt[s]後の速度v [m/s] は、 「v=votat」から、 v=6.0-2.0t tグラフは、 図のようになる。 (4) 「v=vo+at」 から、 -4.0=6.0+(-2.0)xt t=5.0s 5.0s 後 ボールの移動距離は、 v-tグラフから、 OP 間 の距離とPQ間の距離を足して求められ、 6.0×3.0 (5.0 -3.0)×4.0 + 2 2 =13.0m Point> v-tグラフで、 t軸よりも下の部分の 面積は、負の向きに進んだ距離を表す。 [m/s] ↑ 6.0 OP間の距離 PQ間の距離 0 1 2 3 4 15 16 t(s) -4.0 -6.0

(2)(3)の解き方を教えてください🙏

解説動画 等速直線運動 発展問題 (i=vt) 知識 [物理] 23. 平面上の速度の合成 幅Lの実験用の水槽と、 静 水に対して一定の速さVで進む小さな模型の船がある。 図のように、 水槽内には壁面に平行に一定の速さの 水流が発生している。 点0から船首を真向かいの壁の 点Pに向けて出発すると、 船は壁面に垂直な方向から P Q 40 130%!② 水流 L VA 30°をなす方向に進み、 点Qに達した。 (2)~(3) ではVを用いずに答えよ。 (1) 船の速さV を v を用いて表せ。 (2) 出発してから水槽を横切るのに要する時間と、 PQ間の距離を求めよ。 V (3) 次に、 真向かいの点Pに到達するため、上流に船首を向けて点Oから出発した。 船 が水槽を横切るのに要する時間を求めよ。 (23 I

(3)についてです。 「直方体は滑る前に倒れる」とありますが、どうしてそうだと分かりますか？ また、直方体が滑らないための条件では静止摩擦力が張力T以上(等号もOK)ですが、なぜ「滑る前に倒れる」となると等号は含まれないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題 剛体のつりあい 発展問題 143 粗い床上 図の点A す。 点A 重さ W, 高さα, 幅6の直方体が置かれている。 b A 直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表 T はじめ直立 て点Bを 水平右向きに大きさTの張力で引いた。 をとりつけ, Tを徐々に大きくすると,やが に静止していたが, a B 次の各問に答えよ。 として倒れた。 (1) 直方 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は, 点Bから 止しているとき, 左向きにいくらの距離にあるか。 a, b, T, W を用いて表せ。 (2) 直方体が回転し始めるのは, Tがいくらをこえたときか。 -b- A (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは,いくらより大きくなければならないか。 指針 垂直抗力の作用点は, T=0のとき に重力の作用線上にある。 Tを大きくすると,作 用点は徐々に右側にずれていき、やがて底面から 外れたとき, 直方体は点Bを回転軸として倒れる。 解説 b T - 2 W a 式①を② に代入して、 x= (1) 垂直抗力をN. 点 Bからその作用点まで の距離をx, 静止摩擦 力をFとすると, 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから, T NA (2) Tを大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。 (1)のxが0になるときの張力を T, とすると, 張力がこれよりも大きくなると b T₁ 倒れるので, 0=1/27 ・a T₁=- ・W W 2a b (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい から, F=T...③ F B F≤μN 静止摩擦力Fは最大摩擦力μN以下であるの で, W b N=W ... ① 2 式① ③をそれぞれ代入すると, 直方体がすべ らないためには, T≤μW 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか 5, WT ・Ta-Nx=0 ・・・② これからTがμW をこえると直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に倒れるので、 T,<μW b 2a b. -W<μW ">. 2a

水平投射の速度はv＝√v_x‎‎²＋v_y‎‎² ですか？

物理 発展 水平投射の式 速さひ [m/s] で, 物体を水平右向きに投げ出す。 投げ 出した位置を原点にとり, 水平右向きに x軸, 鉛直下向 きに軸をとる(図A)。 物体は,水平方向には, 速度 ひ [m/s] の等速直線運動をする。 投げ出されてからt秒後 の速度の水平成分 x[m/s] と位置x [m] は,次式で表さ れる (ベクトル→p.204)。 自由落下 | 等速直線運動 x=vot 9 Vx=Vo ...① x=vot 鉛直方向には,自由落下と同じ運動をし, t秒後の速 度の鉛直成分vy [m/s] と位置y [m] は, 次式で表される。 時刻 y= gt2 Vy=gt y 1 v=gt .③ y= gt² 図A 水平投射 物体の速度は,水平方向と鉛直方向に分け

⑵の問題です 式②と③の立て方を教えてください！ 特に、②はマイナスで、③はプラスなのがよく分かりましせん。

問題 496 発展例題42 コンデンサーを含む複雑な回路 物理 L B 解説動画 発展問題 499 AUR₁ R2 B 図の回路において, Eは内部抵抗が無視できる起電力 9.0 V の電池, R1, R2 はそれぞれ2.0kΩ, 3.0kΩの抵抗, C1, C2, C3 はそれぞれ 1.0μF, 2.0μF, 3.0μF のコンデンサーである。 はじめ、各コンデンサーに電荷はなかったものとする。 (1) 十分に時間が経過したとき, R, を流れる電流は何mAか。 (2) 各コンデンサーのD側の極板の電荷は何μC か。 A C D C2 指針 オー (1) コンデンサーが充電を完了し ており、抵抗には定常電流が流れる。 1.8mA 2.0kΩ C 3.0kΩ 1.0V きさ (2) 電気量保存の法則から,各コンデンサーに おけるD側の極板の電荷の和は0である。 +43 3.0 µF 解説 (1) R1, R2 を流れる定常電流を 。 B 93 9.0 +a -Q2 とすると, I= =1.8mA 2.0+3.0 元値の 1.0μF -91 +g22.0μF (Iの計算では, V/kΩ=mA となる) D 琉 りつ流 り (2) 図のように, 各コンデンサーの極板の電荷 91 Q3 Q1, 92,93〔μC] とする。 はじめ各コンデンサ 2.0×1.8 1.0 一の電荷は0なので、 電気量保存の法則から、 +92-93=0 ...2 式②③は、 3.0 C Q3 92 3.0×1.8= + HF 3.0 2.0 となる。」 R」 の両端の電圧は, C1, C の電圧の和に等し く, R2 の両端の電圧は, C3, C2 の電圧の和に 等しい。 したがって, 式① ② ③ から, Q=4.8μC, g2=8.4μC, Q3=3.6μC C: -4.8C, C28.4μC, C3 : -3.6μC 発展問題 第7章 電気

解説の☆の部分を求める意味が分かりません。 なぜ、☆から答えが導けるのかを教えてください( . .)"

電流が流 (3) E2の起電力と AC間の電圧降下を比較 電流の向きを考える。 れる。 発展例題41 コンデンサーを含む回路 [物理] ◆発展問題 498 499 P R₁ S R2 49 図のように、 電気容量 C1, C2 のコンデンサー, 抵抗 値 R1,R2 の抵抗, 内部抵抗が無視できる起電力Eの 電池, スイッチSを接続する。 次の各場合において, Ci, C2 のコンデンサーにたくわえられている電気量, および点Pの電位はそれぞれいくらか。 alt (1) Sが開いたまま十分に時間が経過したとき。 (2) Sを閉じて十分に時間が経過したとき。 E 指針 十分に時間が経つと, コンデンサー には電流が流れなくなる。 このとき, Sが開い た状態では回路に電流は流れず, Sが閉じた状 態では, ER→S→R→Eの経路で電流が流 れる。 が流れる。 R1, R2 は直列になっており,各抵抗 に加わる電圧の比は,抵抗値の比に等しい。 そ れぞれに加わる電圧を V1, V2 とすると, R1 E R2 V2=- E R+R2 V₁ = R₁+ R₂ ■解説 (1) このとき, 回路に電流は流れ なくなる。 R1, R2 の電圧降下は0なので, 各コ コンデンサーには電圧Eが加わる。 C1, C2 にた くわえられる電気量を Q1 Q2 とすると, 「Q=CV」 から, C1, C2 はそれぞれ R1, R2 と並列になっている ので、両端の電圧は V1, V2 に等しい。 Ci, Cz の電気量を Q', Q' とすると, Q''=C,V, 100 R₁C R+R2 E Q=CE Q2=C₂E R2C2 Q2'=C2Vz= E 電位の基準はアースの位置であり, C2 の両端 の電圧はEなので,Pの電位はEとなる。 R+R2 R 2 (2)このとき,E→R→S→R2→E の経路で電流 点Pの電位は, V2の値から, -E R₁+R₁₂ 246 V章 雷気