・物理 電磁誘導 2枚目に薄く四角で囲ったところの式の元となる公式とこの式が示していることを教えて欲しいです よろしくお願いします🙇‍♀️

1入 以下の文章中の □に適切な数または式を記入せよ。 図のように、導体でできた2本のレールが,同一水平面上に距離d隔てて平行に置か れている。このレール上を質量mの導体棒がレールと直交したまま摩擦なしで動く。 これらは磁束密度の方向が鉛直下向きで大きさがBの一様な磁場 (磁界) 中に置かれて いる。2本のレールの左端には,電気容量Cのコンデンサーが導線で接続されており、 その極板をP1, P2とする。 レールと平行で図の矢印の方向をx方向とする。 最初、コ ンデンサーに電荷はなく,導体棒は図中の破線の位置に静止していた。 時刻t=0以 後,導体棒にx方向を向いた大きさ一定の外力Fが加えられ,導体棒は動き始めた。 ただし,レール,導体棒, 導線, およびそれらの接触点の電気抵抗は無視できるものと し、回路を流れる電流により生じる磁束密度も無視できるものとする。 I m P1 F B C d B レール P2 IC (1) 時刻t(t > 0) で導体棒の速さがぃのとき, 誘導起電力によりコンデンサーの極板間 に電位差 (ア)が生じ, 極板P」には電荷Q (イ)が蓄えられる。 (2) このとき, 極板P」に電流が流れ込んでいる。 この電流Iが導体棒にも流れてい ることを考慮すると,導体棒のx方向の加速度をαとして,その運動方程式はma= (ウ)と表される。 (3) 4tを微小時間とすると, 時刻tからt+4tの間に極板P の電荷は, Qから Q + 4Q に変 化する。電荷の変化分 4Qは,電流Iを用いて4Q=(エ)と表される。また,この 4tの間に導体棒の速さがひから+ Av に変化したとすると, 4Q と Avの間には(イ)と同 Av (オ) At 様の関係が成り立つ。 これより、 導体棒の加速度は電流I を用いて α = と表すことができる。 この結果と運動方程式を用いてIを消去し加速度を求めると α= (カ) となる。このことから, 導体棒は等加速度運動をすることがわかる。 (4) 導体棒が初めの位置Oから距離Lだけ進む間に外力Fのした仕事は(キ ある。また,距離L進んだ後の極板P, の電荷gは、(イ)を考慮すると,Lと加速度 を用いてg=クと表される。この時にコンデンサーに蓄えられている静電 エネルギーは,gを用いて(ケ) ]と表される。 したがって,外力のした仕事 (キ) で (コ)と表される。 8 のうち静電エネルギー(ケ)として蓄えられる割合は, m, C, B, dを用いて モ ←

物体がものさしを押す時、物体の加速度は左向きですか？

で運 なが 正と 3 を求 ものさし ←a? U F 間に S v=0

これはどこが違いますか？自分は自然長の位置を基準としたつもりですが、合っていますか？物体を離す位置ってAですか？教えてください。あとこんなことしなくても±cosと±sinの型を判断できる方法を教えてほしいです。

84 力学 47 (4) mx=-box+mg = - b (x- m²) No) = m² + d. MC)= 0 X- 第=Bsincot+Cooscot w= Xc= M=Bwcoswt-Cusin wt c=d B:0 x=dwswt+=dcos 大+ 解 (1) kl=mg ・・・ ① より 1=mg (2) Miss ばねの力はkx というわけで F=mg-kx 非常に多い答えだ。 ばねの力は自然長からの伸び縮みで決まる! いまの場合、 ばねの伸びは1+x F=mg-k(l+x)=-kx 0000000000 VI いろいろな運動 85 振幅が分かったということは運動の範囲が分かったことでもある。その点が 意外に見落とされている。 k(1+x) (3) 最大の速さは振動中心で, Fax = Ato=das =¿²=d√ mg このように、力のつり合い位置から中心が分かり、放した位置が端になっ て振幅が分かる。 すると、 運動の範囲。 最大の速さが決まってくる 呼吸をつかんでおくこと。 の ------2 ①を用いたことに注意。 つり合い位置からずれた状態を 扱うとき,いつもつり合い式が陰になって活躍してくれる。 (3)②こそ単振動を保証している。 K=kのケースで T=2 772 ばね振り子の周期は床から立てても, 滑らかな斜面上に置いても変わらない。 斜面の場合なら Immmm (4)xとの関係をグラフにするのが先決。 右のように曲線は Cos型と読み取れて kt x=d coset=dcosym 「型」が決まれば, 三角関数の中身はet d sin にこだわると初期位相にわずらわされる。 軸を上向きにし て描けば型が確定 ①がkl=mg sin 6 ②がF=mgsin0-k(l+x)=-kx 要するに, つり合い位置からxだけずれたとき, ばねの力のみが kx だけ変わる。それが合力 (復元力)として働くことによる。 ちょっと一 Ex2でPの加速度が0になる位置は? とか、加速度が上向き で最大になる位置は? と尋ねられたら・・・・ p80の知識を利用してもよいが, md=Fより加速度のこと は力に聞け"というわけで, 力(合力) が 0 になる位置それはカ のつり合い位置で点。 また, 復元力が上向きで最大となるのは点 Aと即答できる。 EX24 前間で, ばねの自然長をL, Pを放した点をA (x=d) とし,放した時を t=0とする。 次の量を 求めよ。 0での伸びを用いてよい。 (1) 0 に戻るまでの時間 (2) ばねの長さの最小値 k 00000000020 (3)最大の速さ (4) 時刻 t でのPの座標x A+ ズ 解 (1) 放したときのPの速度は0, つまりAは単振 動の端となる。 一方, 0は力のつり合い位置だか ら振動中心である。 端と中心を結ぶ時間は T/A Tπm 4 2√ k (2)Aと中心Oの距離dは振幅である。 よって Pは0より上にdまで上がれる。 それがばねが 最小の長さになるときで +l-d つり合い位置 は振動中心 d 0-中心 振幅 A- 放した点は端 97 Ex で P を自然長位置で放したとすると, ばねの最大の長さはいくらになる か。 それまでにかかる時間はどれだけか。 また、Pの最大の速さはいくらか。 Jerk, m, gで答えよ。 98/質量mのおもりをつり合い位置 からdだけずらし放したときの, 振動の周期と最大の速さをそれぞ れ求めよ。 k, 2k はばね定数。 合 ばね定数を用いてよい。 図b km 2k 図a 99" 滑らかな水平面上で, ばね定数kのばねの両 端に質量mの等しい2球を取り付け、左右に 引っぱって同時に放す。 振動の周期を求めよ。 00000000 772 m

どうしてv'は分子になってmgはならないのでしょうか mgはどちらの式にも付いてるからでしょうか

れを式① に代入して, 1 √3 ma= 2 - mg - mg -1-√31 = -mg 2 1- a=

(1)でなぜ問題ではA上にいない時をいってるのに解説はAにいる時の話をしてるのですか？

19 基 なめらかな水平面 St, S2と鉛直面 B vo S3 からなる段差のある固定台がある。 面 S2 上に,質量Mの直方体Aを面 S3 に接す るように置く。 Aの上面はあらく、 その高 さは面Sの高さに等しい。 質量mの小物 S1 S3 A S2 体BとAの間の動摩擦係数をμとし, 重力加速度をg とする。 いま Bを初速u で水平面 S, 上から, Aの上面中央を直進させたところ, A は運動をはじめ、 ある時刻to 以後,両物体の速さは等しくなった。 (5)である。 BがA上に達した時刻をt=0 とする。 時刻to より以前の時刻におけ で, (2)である。toは るBの速さは (1)で, A の速さは (2) である。 to は (3) そのときの速さは (4)である。 また, BがA上を進んだ距離は (岡山大)

(1)についてです。ma=fではなく-fなのは何故ですか？

2h 解答(1) [10] (2) e von I Ng 右の図のように、質量mの小物体が 質量 M の大きな板の上にのっている。 小物体と板との間の動摩擦係数をμと 訳 し 板と床との間の摩擦を無視する。 小物体 m 板 M 床 時刻 t = 0 において,小物体に右向きの初速度vを与えると,板も同時に動き始めた。 右向きを正の向きとし、重力加速度の大きさをgとする。 (1)小物体の加速度 αを求めよ。 2 板の加速度 A を求めよ。 (3) 小物体が板に対して静止するまでの時間も,その間に小物体が板に対してすべる距 離 1 を求めよ。 ヒント (2) 板は動摩擦力μmg によって加速される。 (3)両者の速度が等しくなったときがt。 この間の両者の移動距離の差が。 解答 (1) μg μmg (2) M Mvo Moo2 (3)t: 1: (M+m)g' 2μ (M+m)g

(7)番の解答の、赤で囲った部分の2g/3とはなんですか？加速度は(4)で求めたg/3だと思っていたのですが何が間違っているのでしょうか？

h y=tan0x これにx=1 を代入して求めてもよい。 ※C x=vocosを使う。 ※E 落下開始の瞬間の物体を狙って弾丸を撃てば命中する。 ※D 1式において=とし,これに2式を代入した式と(2)のが等しくなる。 ※F 物体のy座標の①式に== を代入した。 [25] おもり A, B, C を伸び縮みしない, しなやかな軽い糸で結び、その糸 x=1に到達した時刻 な関係があればよいか。 中するためには、 を用いて表せ。 で 天井につるした滑車にかけた。おもりAの質量は2m, おもり B, C 速度の大きさをgとして以下の問いに答えよ。 滑車と糸の質量, おもりの の質量はmである。 また, おもりAは床からんの高さにある。 重力加 大きさ、滑車の抵抗などは無視する。 (1) このとき, AB間の糸の張力の大きさはいくらか。 おもりBとCを結ぶ糸を切ったらAは落下を始めた。 A,Bの加速度 の大きさをa,AB間の糸の張力の大きさをTとする。 (2) おもり A の運動方程式を書け。 鉛直下向きを正とする。 (3) おもり B の運動方程式を書け。 鉛直上向きを正とする。 (4) 加速度の大きさを求めよ。 (5) 張力の大きさを求めよ。 (6)落下が始まってからおもりAが床につくまでの時間を求めよ。 A B Aが床についたあと,Bはしばらくの間上昇をつづけ, 最高点に達した後に落下を 始めた。Aが床についた時刻からBが最高点に達するまでの時間はいくらか。ただし、 Bは滑車に衝突する前に最高点に達するものとする。 なお,糸がたるんでいるとき, 糸の影響は考えなくてよい。 (1) AB間の糸の張力 TAB は, おもりAのつりあいから TAB=2mg (2)2ma=2mg-T (3) -ma=mg-T ・座標 y とが (4)(2)(3)の2式からTを消去して a= (5) A x=1/2gを(2)式に代入してT=13mg (6) 求める時間をtとするとh=- at² 2h 6h ゆえに a g (7) A が床についたときのBの速さはv=votatより、 6h 2 このあと, Bは鉛直投げ上げ運動をするので、 g 3 最高点までの時間を とすると,最高点では速度が0なので、 0= 0 = 3√6gh - 191 B 3 gt .. 6h v=v₁+at+1),

(6)について質問です。答えはmgとなるのですが、なぜ合力が0になっていないのにCが最下点になったのでしょうか？鉛直方向の力が釣り合ったから最下点なり得たのではないのですか？

が自然の長さにもどったときの物体の速さは何m/sか。 122 図のように、質量mのおもりを軽いばねを用いて天井 からつるしたら, ばねはα だけ伸びておもりはA点で静 止した。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) このばねのばね定数k を求めよ。 0.10 m B 次に, ばねが自然の長さになる位置Bまでおもりをも ち上げ静かにはなしたら, おもりはまっすぐ降下し最下 点Cに達した。 AC A O m (2) おもりをA点からB点までもち上げるのに要した仕 事W を求めよ。 (3) A点を通るときのおもりの速さを求めよ。 (4) おもりが最下点Cにきたときのばねの伸びx を求めよ。 (5) おもりが最下点Cにきたときに受ける合力の大きさ F を求めよ。 |23 図のように,一方の端を固 定したばねが水平面から0[*] [25] 25 (1

(6)について質問です。ゆっくりとと書いてあるので加速度(a)=0になりますよね。そうすると運動方程式のF=ma=0となり仕事の時期のFx=0となりませんか？そんなわけないのはわかってるんですけどどこが間違っているのか教えてほしいです🙇

(4) 以下の①~③の力がする仕事を求めよ。 ① 重力 ②動摩擦力 ③垂直抗力 (5) はじめの位置を重力による位置エネルギーの基準点とした場合, 5.0m すべり下りた 位置での物体の重力による位置エネルギーは何Jか。 [Ⅱ] つる巻きばね (ばね定数20N/m) の一端に質量 0.20kgの物体をつけ、 他端を壁 に固定してなめらかな水平面上に置く。 (6) 外力を加えてばねを自然の長さからゆっくりと0.10m 伸ばした。このとき外力がした仕事は何Jか。 (7) 外力を静かに取り除くと、物体が動き出した。 ばね が自然の長さにもどったときの物体の速さは何m/sか。 |22 図のように、質量mのおもりを軽いばねを用いて天井 からつるしたら, ばねは α だけ伸びておもりはA点で静 a 止した。 重力加速度の大きさをg とする。 (1)このばねのばね定数k を求めよ。 次に, ばねが自然の長さになる位置 Bまでおもりをも ち上げ静かにはなしたら、 おもりはまっすぐ降下し最下 自然の長さ d d d d d d d d d d d 000000 0.10m m B

みかけの重力ってなんですか？ (4)です

40 図のように軸が鉛直で半頂角の円す いのなめらかな内面にそって,質量m 〔kg〕 の小球が高さん 〔m〕 の位置で等速円 0 h 運動をしている。 重力加速度の大きさを g〔m/s2〕 とする。 (1) 小球の速さ [m/s] を0.mhgのうち必要なものを用いて表 せ。 (2) 小球が円すい面から受ける垂直抗力の大きさN 〔N〕 をm, 0.g を用いて表せ。 (3)円運動の周期 T〔s] を 0, hg を用いて表せ。 (4) 円すい面が一定の大きさの加速度α [m/s'] で上昇しているとき, 同じ高さん〔m〕で等速円運動をさせるためには,円すい面に対する 小球の速さv' [m/s] をいくらにすればよいか。 h, g, α を用いて表 せ。 (九州大 + 信州大+センター試験)