これって同じですか？

Ⅱ 気体の熱力学 23 PAV を用いてよいという理由もこれで 分かってくれたことだろう。 温度降下 法則は 4UW 代表的変化のまとめ 度は上昇する。 熱力学には多くの公式が現れる。 記憶の引き出しを整理し,いつでも取り 出せるようにしておこう。 -B 断熱圧縮のケース PV=nRT 断熱膨張なら (BAのようになる 定積変化 Poc T stone 定圧変化 VT 等温変化 PV=一定 断熱変化 A V 提示されること 混同されがちだが, 単原子分子なら U=nRT nR 3 Cy= = Cp= ■PV = nRT を用 から, 結局 ちょっと一言 細字は状態方程式や定義からすぐに分かるので覚える必要はない。 定圧変化では PAV =nRAT も活用しよう。 最後の3つは単原子 にしか使えないことに注意。 となっている。 PV'=一定 UnCyATは共通に使える。 Q=nCyAT Q=nCpAT 4U=0 Q=0 Cp=Cy+R 4U=Q+W W=0 W=-PAV ⊿Tは正か負か。 になったか。 温 u High U=nC,Tも共通に(無条件で) 使える。 なお,二原子分子なら Cv=R 26 定積, 定圧, 等温, 断熱を組み合わせて図のよう に変化させた。 (1) 断熱変化はどれか。 (2) 熱を吸収した過程はどれか。 (3) 内部エネルギーが増加した過程はどれか。 27 図aのP-VグラフをV-T グラフ AP *P せたら体積 また,温度変 定は用いず, に直せ。 II は等温変化であり, グラ フは概略でよい。 図bのP-TグラフをP-Vグラフ (概略)に直せ。 また, 気体が仕事を された過程はどれか。 I III 図a 図 b I 熱 5 もっと直感的にいえば, PAV は図の 灰色部の面積で, それはほとんど斜線部 と等しいはずである。 ⊿V は小さいので 本当の図は針のように細く、 先端の小さ な三角形が欠けるかどうかな らないということ 26 (1) I, Wが等温と断熱の可能性が あるが, 傾きが急なⅣが断熱と決まる。 Iが等温。 でP, nRが一定だから VT これは 原点を通る直線となるから, 右上のよう なグラフが描ける。 (図b) Ⅰは定圧で温度上昇だから, P-V グラフ上は右へ移る。 IIはPとT が比例しているから, PV=nRT より Vが一定のとき、 つまり定積と分かる。 温で圧力増加。 仕事を のは圧 T 熱の 「PV'=一定」において, 6/Cv>1 なので,等温の「PV= 一定」 と比べ, 数字的に断熱の方が グラフの傾きが急と判断すること もできる。 (2) まず, Ⅳは断熱でカット。 II (定積) (定圧) では熱の吸収・放出は温度変 ■化に目を向ければよい。 P-V グラフの 第2の性質から、この場合はいずれも温 降下と読み取れ, 熱は放出しているこ とになる。 残りはⅠ (等温)で膨張しているから 外への仕事, よってW<0 等温の4U=0を用いると 0=Q+W : Q-W>0 確かにⅠは熱を吸収している。 (3) 温度が上昇した過程をさがせばよい。 等温のⅠはカット。 ⅡⅢは上述のよう に温度降下。 残るIVは断熱圧縮だから温 度は上昇。 27 (図a) Iは定積で,温度上昇, II の等温は体積が増していることが読み取 れる。 Ⅲは定圧で温度降下と分かるが, V-T グラフ上でどんな線を描くのかを 状態方程式で考えてみる。 PV =nRT 図a 図 b 28 (1) A,Bの圧力はたえず等しいこ とに注目する 後の圧力をPとして、ま ずB の気体について, PV =一定より :.P=2P。 P.V₁ = P. V Aもこの圧力だから 2P. (Vo+)= nRT はじめは P.VonRT 辺々で割ることにより T = 3T AU=nCAT nCy(T^T)=2nCyT。 (2) A, B 内の気体がビストンに及ぼし ている力の大きさは等しいから, A内の 気体がした仕事 W' はB内の気体がさ れた仕事に等しい。 第1法則より A... 40=Q,+(-W) B… 40p=0Q2+W' 辺々加えて W' を消去すると 4U+0=QQ.....① Q2=Q-2nCT

8行目まで分かりません、なぜqVaからqVbを引くのでしょうか？教えてください

B 電位差と仕事 9 [C]の電荷が点 A (電位)から点B (電位 Vs) まで移動するとき、静電気力がする仕事 WAB [J] 静電気力 A a VA がする仕事 電位差 WAB V 電位 電場の強さ(単位へ 電場の方向の1m当 ち電位の傾きを表し は、静電気力による位置 エネルギーの差に等しい。 p.227 (7) JL U=gV B--- V 5 WAB = QVA-QVB = g (VA-VB) (8) 静電気力 AB間の電位の差を V = VA - VB とおくと 図 15 電位差と仕事 め、電場の強さの れ, 1V/m は 1N/ 図16では,AL 場はA→Bの向 (9) 電場は電 WAB=gV (electric) potential difference と表される。2点間の電位の差を 電位差 または電圧という(図1)。 低いほう voltage 静電気力とつりあう外力を加えて,電荷をAからBまでゆっくりと 移動させる場合には,この外力がする仕事はWAB となる。 10 問8 強さ 30V 線上に点 が15V 高 問7点Aは点Bよりも電位が2.0V 高いとする。 電気量 +3.2×10 C の電荷を AからBまで運ぶとき, 静電気力のする仕事は何Jか。 例題 3 一様な C 電場と電位差との関係 電場と電位差との関係を考えよう。 最も簡単な場合として,強さと向 きが空間のどこでも一定である電場 (一様な電場) を考える。 正・負等量 に帯電した2枚の広い金属板を接近 15 一様な電場E q 静電気力 |F=qE d 20 図16 一様な場 B x軸に の関 (1) 2 電 解(

絶対屈折率です なんでn/1になったり1/nになったりするんですか 問答無用で空気/水、ガラス かと思ってました 使い分け方を教えてください

凹面の ① 基本例題30 屈折率nの液体中の深さ 基本問題 197, 198 に、点光源がある。空気の屈折率を1とする。 (1)真上近くから見ると、 点光源の深さはいくらに見えるか。 ただし, 0が十分に小さ いとき, sin0≒tan が成り立つものとする。 (2)点光源の真上に円板を浮かべ、 空気中へ光がもれないようにしたい。 円板の最小 られて光源 半径を求めよ。 Phy 指針 (1) 点光源P 0,1 h したがって, h' = は, 屈折によってP'に浮 き上がって見える。 n A (2) 円板の半径をと B B (2) 水中から空気中への光 の屈折角が 90°になるとき 02 の入射角(臨界角)を考える。 h 解説 (1) 見かけの 深さをとし, 図のよう に光が屈折したとする。 真 上近くから見ており,角 01, すると,Bに達した光 の屈折角が 90°になれ ばよい。 屈折の法則を 用いると, A c Oc P P' -02 sin 90° と P 02 は十分に小さく, 屈折の法則から, AB/h' tane₁ r なので, √√h²+r2 n sinO1 h n=. nr=√h²+r² ≒ = = ...① r sinO2 tan 02 AB/h h' h 両辺を2乗して整理すると r= √n²-1 sinc sin90°=1,sinOc= √√√h² + y² 解説動画 11. 光波 111

(1)です。垂直抗力を求める問題で重力と垂直抗力が単体で現れてるのはなんでですか？重力があっての抗力ではないんですか？

|知識 59. 円錐面内での等速円運動 図のように、 内面がなめらかな円 錐形容器が、 中心軸が鉛直方向と一致するように、頂点を下にし て固定されている。 頂点を原点とし、 鉛直上向きに軸をとる。 z軸と側面とのなす角 (半頂角)は0である。 円錐形容器の内側の 面上にある z=ZAの点Aから、 面に沿って水平方向に、 質量mの 小球を速さで打ち出したところ、 小球は一定の高さを保った 2 ZAA ZAR o 10 まま等速円運動をした。 重力加速度の大きさを!とする。 大○ (1) 小球が容器の面から受ける垂直抗力の大きさを、mg、 0 を表示 z=0) 用いて表せ。 には、能力、垂直抗 (2) 等速円運動の向心力の大きさを、mg、0を用いて表せ。 (3)g を用いて表せ。 (4) 等速円運動の周期を、ZA、g、0を用いて表せ。 例題1 ⑤ヒント (1) (2) 小球は、重力と垂直抗力を受け、等速円運動をする。 水平面内を運動するので、垂直抗 力の鉛直成分と重力はつりあっている。また、 向心力は水平面内での円の中心を向いている。

(1)なぜFを力分解せずに、重力を分解しているんですか？ Fsin30=mgにしました

基本例題18 仕事 [知識] 図のような、 水平となす角が30°のなめらかな斜面 ACがある。質量40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを9.8 ms"として、次の各問に答えよ。 (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) 力Fがした仕事は何Jか。 3 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 (1) 「ゆっくりと引き上げた」とは、 力がつりあったままの状態で、 物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て、Fの大きさを求める。 (2) (3) 力の向きと移動の向きの関係に注意して、 「W=Fx」 を用いる。 解説 (1) 物体にはたらく力は、図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか mg sin30° (3) N -40×9.8× =1.96×102N mgsin30° mgcos30° 2.0×102N 30° 30° mg 130° 10m 基本問題 147 C B (2)物体は、力Fの向きに10m移動しているの で、仕事は、 W=(1.96×102)×10=1.96×103J 2.0×10J (3) 重力の斜面に平行な方向の成分はFの大き さと同じで、物体が移動する向きと逆向きにな る。 重力がする仕事 W' は、 W'=-(1.96×102) ×10 =-1.96×10 J - 2.0×10°J 別解 (3) 重力は保存力であり、その仕 事は、重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると、点Cの高 さは10sin30°=5.0mであり、 仕事 W' は、 W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 =-1.96×103J - 2.0×10

（1）で赤マーカーのとこはなんでθだとわかるんですか？

156円錐容器の内側での等速円運動 知内面がなめらかで すりばち形をした器の中で、質量mの小さい物体がすべりなが ら、水平面内の等速円運動をしている。 円錐の母線が水平面と なす角を0, 重力加速度の大きさをg とする。 (1)円運動の速さと軌道の半径rの関係を求めよ。 (2)この円運動の周期Tをg,r, 0 を用いて表せ。 (3)円運動の速さを2倍にしたとき,円運動の周期は何倍にな るか。 作図 157 ターンテーブル上の物 平成 例題 35,170,175 6

(3)です なぜ定圧モル比熱の式を使うのですか？ また、(4) でQ-ΔUなのはなぜですか？ 第一法則を式変形してもそんなふうにはならなくないですか？

① 基本例題23 定圧変化 基本問題 143, 144, 148, 149 温度 27℃の単原子分子からなる理想気体が1.0molある。 この気体の圧力を一定に保 ち、体積を2倍にした。 気体定数Rを8.3J/ (mol・K)として、次の各問に答えよ。 (1) このときの気体の温度 [℃] を求めよ。 (2) 気体の内部エネルギーの増加⊿U[J] を求めよ。 (3) 気体が得た熱量 Q [J] を求めよ。 (4) 気体が外部にした仕事 W' [J] を求めよ。

58の円運動の方程式でcosとsinが一緒になっててなんかあんまりよくわかんなくて水平方向と鉛直方向？この式の作り方教えてください😭

者の では、 測者 ON, たら いる 58 等速円運動の中心位置 力のつり合う方向 摩擦力のはたらく向き 棒に通された小球の円運動のテーマー 運動 105 '00円+税10%) [滑り上がる直前] 地上に静止した観測者の立場で解答する。 角速度を大きく ① W 0 u N していくと,やがて小 球は棒に沿って滑り上 がる。滑り上がる直前 の角速度とする。 滑り上がる直前の摩擦力だから、向きは棒に 沿って下向き、大きさはμNになるよね。 Cos mg (白衣 棒に重 W2 棒に沿って下向き a=F=rW2 円運動の方程式 (水平方向) mrw = Ncose+ μ Nsin 力のつり合い (鉛直方向) Nsin0=μ Ncoso+mg 10 mg N=- あ 円運動の加速度は図の点0を向い ているので、運動方程式は加速度と 同じ方向の水平方向で立てる。 ……② ②´ 小球は水平面内で運動しているの で,小球にはたらく鉛直方向の力は つり合っている。 sino-ucose ②①に代入 mr wi 2 _mg(cost + μsin 0 ) sinoμcoso g (cose + μsin0 ) W 1 r (sino-ucose) (0ml3 2N2 DE はこむ/10 M QはさむとCO 0090=3 (90'-Q) 2N2 Cos(90) =sind= 2N2 3

物理、接触力について。 A（2）です。 私が作図した図に滑車の力を書いてなくて間違えたのはわかるのですが、なぜ、物体Bからの反作用を受けないのですか？

をFとして 向きを速度の正の向きとする。 21. <運動の法則と等加速度運動〉 図のように,なめらかで水平な床の上に質量の直方体の物 体Cが置かれている。Cの上には質量 MAの物体Aがあり,A から軽い糸を水平に張って滑車を通し,その糸の先端に質量 MB の物体Bを取りつけ,鉛直につり下げる。 Bの側面はCと 接しており, AとC,BとCの間には摩擦力ははたらかないも のとする。重力加速度の大きさを⑨として,次の問いに答えよ。 A B 〔A〕 A, B, C を静止させるために, A には水平方向左向きに,Cには水平方向右向きに手 で押して力を加える。 (1) A を押す力の大きさはいくらか。 (2) C を押す力の大きさはいくらか。 〔B〕Cが動かないように手で水平方向右向きに力を加え, Aから静かに手をはなすと, A とBは運動を始めた (3)糸の張力の大きさをTBの落下の加速度の大きさをとして, A の水平方向の運動 方程式を書け。 (4)B の鉛直方向の運動方程式を書け。 (5) αをma,m,g を用いて表せ (6)Tをma, MB, g を用いて表せ。 (7)AとBが運動しているとき,手がCに加えている力の大きさをma, MB,g を用いて表せ。 (8)Cにはたらく床からの垂直抗力の大きさを,M,m, MB,g を用いて表せ。 [C] C を押す水平方向右向きの力を大きくすると, A, B, C は同じ加速度で等加速度運動 をするようになった。 (9)加速度の大きさをmm,g を用いて表せ。 [福岡大〕

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