赤で線を引いたところはどのような計算をしているのですか？

66 解答 2024年度 解説 芝浦工業大 芝浦工 と表 《熱機関のサイクル》 (イ)状態方程式より PV=nRT V= nRT P となるのでこれとPV =一定の関係から とな であ W20 前期日程 物理 nRT = nとRは一定であるから 5 P-T=- PT= 求める仕事を Wi とする。 状態 I から状態Ⅱは断熱変化であるため、 理想気体に出入りする熱量は0である。また,このときの理想気体の内部 3 エネルギーの変化は、12/2nR(ToT)である。 熱力学第一法則より 3 状態Ⅰ→Ⅱ:0=- 0= nR (T-T.) + W₁ 9 Wi= -nRTo とな れま る (ハ)求める温度をT とし,状態 I, II での理想気体の圧力をそれぞれ R P2 とする。 (イ)で導いた関係式を適用すると P.T. = P(+) P=2°P J となる。 状態Ⅱから状態Ⅲにおいて, ピストンにはたらく力は常につり合 っているため、理想気体の圧力はP2で一定である。 状態方程式は 状態Ⅰ:Pi (Sh)=nRT ...... ① 状態Ⅲ:P2(Sh) =nRT ......② となり,② ① より P2 T3 P1 To P2 T3=T= P2 1 F T D とあ るス

大問36の解説お願いします！ ちなみに答えは5.0m/sです！

S=5.0 ma= F.d 124(1) VA=2.0.4.8.15=2940 物理基礎 プリント3 は応用問題、または電卓を使う問題 ことわりのない問題では、重力加速度の大きさをg (単位がある場合はg[m/s]) とする。 31. 次の各問いに答えよ。 (1) 5.0m/sの速さで進んでいる質量 2.0kg の物体がもつ運動エネルギーはいくらか。 (2)20m/sの速さで飛んでいる質量 0.15kg のボールがもつ運動エネルギーはいくらか。 (3) 9.0m/sの速さで走っている質量60kg の人がもつ運動エネルギーはいくらか。 (4)40cm/sの速さで進んでいる質量10gのビー玉がもつ運動エネルギーはいくらか。 } 32.次の各問いに答えよ。 (1) 質量 3.0kgの物体がもつ運動エネルギーが6.0Jであるとき、この物体の速さを求めよ。 ( (2) 質量 0.50kgの物体がもつ運動エネルギーが9.0Jであるとき、 この物体の速さを求めよ。 (3) 野球のボールの重さ(質量)は 150g である。 あるピッチャーの投げたボールの運動エネルギーが 120Jであるとき、このボールの速さはいくらか。 (4) 装弾筒付翼安定徹甲弾(APFSDS, armor-piercing fin-stabilized discarding sabot) は、 戦車などの装甲を貫くのに特化した砲弾である。 砲弾 の質量が20kg, その運動エネルギー (破壊力) がIOMJであるとき、 砲弾の速 さを求めよ。 37.4.0m/s 37.4.0m/sの速さで等速直線運動をしている質量 0.50kgの 物体に2IJの正の仕事を加えると、物体の速さはいくらになるか。 した 38.7.0m/sの速さで等速直線運動をしている質量 4.0kg の 物体に66Jの負の仕事を加えると、物体の速さはいくらになるか。 39. 静止している質量m[kg]の物体に [J]の正の仕事を加えると, 物体の速 さはいくらになるか。 40.vo[m/s] の速さで等速直線運動を する質量m[kg]の物体に, M[J] の正の 仕事を加えると, 物体の速さはいくらにな るか。 m[kg] はじめは静止 仕事 [J] m[kg] vo [m/s] 仕事 [J] ( 33★野球のボールは150g, サッカーのボールは450gである。野球のピッチャーが投げた時速150km のボールと、サッカー選手が蹴った時速200kmのボールを比べた場合、サッカーボールの運動エネルギ ーは野球のボールの何倍か。 答は分数のままでよい。 0.45k 34. 大相撲では体重 (質量) 150kg の人が 10m/s でぶつかる。 重量 2.4t の自動車が時速90km で走っているとき、その運動エネルギーは大相撲の力士の運動エネルギーの何倍か。 35、子どもにぶつかっても安全なエネルギーは120J と言われている。重量1.5t の自動車がこの運動 エネルギーで走るとすると、速さはいくらになるか。 m/s と km/h で求めよ。 (36.3.0m/sの速さで等速直線運動をしている質量 6.0kgの物体 に48Jの正の仕事を加えると、物体の速さはいくらになるか。 6.0kg 3.0m/s ひ 仕事48J 41. ★空気中を運動する物体には、動いている方向と逆向きに空気抵抗がはたらく。 ピッチャーが150gのボールを投げた。 ボールの初速は40m/sである。 このボールには1.85Nの空気抵 抗がかかる。 ボールが18m離れたベース上にきたときの、ボールの速さを求めよ。 重力の影響は無視し、 ボールは水平に飛ぶものとする。 42. 上方から鉛直下向きに落下する物体を考える。 高さんの位置のときの速さが Vi, 高 さんの位置のときの速さが2とする。この図で力学的エネルギーが保存されていることを 説明しなさい。

問4について 内部エネルギーの変化量が3nR(T2-T1)になるのは分かったんですけど、その後の式変形が分かりません！

2 (配点 33点) 図1-1のように, なめらかに動く質量Mのピストンを取り付けた断面積Sの容器 が,大気圧 P の大気中に鉛直に置かれている。 ピストンには弁があり,はじめ弁は閉 じられている。また, 容器には底面から距離と31の位置にストッパーaとbがあり、 ピストンはストッパー aに接触して静止していた。ピストンと容器の底面の間には圧力 が Po,温度が To の単原子分子理想気体(以下,気体と呼ぶ) が入っており,このときの 状態を「状態0」とする。容器の底面にはヒーターがあり,気体に熱を与えることがで きる。重力加速度の大きさを! 気体定数をRとして、以下の間に答えよ。 ただし、 ピストン,容器は断熱材でできており,ヒーターの熱容量は無視できるものとする。ま た,ストッパー a, b, ヒーターの体積は無視し、ピストンの厚さは1に比べて十分に 小さいものとする。 大気圧 Po ストッパー b P.S ピストン SP 31 PIS 弁 PT.MyPos 21 ストッパーa P. No Po To Pos ヒーター 図1-1 「状態」図 1-2: 「状態」 図1-2:「状態1」 図1-3 「状態2」

（1）で、私の書いた式で、なぜaではなくdなのかを教えてください。

2-2 一端を閉じた断面積Sの細いガラス管に、 空気が水銀 (密度p) で 封じられている。 水銀柱の長さはdである。 ガラス管の閉じた側を下 にして鉛直に立てると、 空気の部分の長さはαであった。 次に、ガラ ス管を逆さまにして閉じた側を上に鉛直に立てたところ、 空気の部分の 長さはbとなった。 管内の温度は一定であるとして、 重力加速度の大 きさをgとする。 ----------- a b ------------- (1) 大気圧を Po, 閉じた側を下にしたときの管内の圧力を P, とする。 P を Pod, p, gで 表せ。 (2) po を a, b, d, p, g で表せ。 X d PoS Ap 9 pasg d Pis=Postedsg "Pi=Poredg ag

(２)でなぜBが高電位になるのか分かりません 回転すると右向きの磁束が増えるからそれを妨げるために、AからBの向きに電流が流れるのでAが高電位になるんじゃないんですか？

f B セント 135 〈交流の発生> 113 (2) 辺abは磁場を横切る体なので、 誘導起電力の式 「V=Blo」 を用いる。 (3)(pq間に発生する誘導起電力) (コイルの各辺に生じる誘導起電力の和) 標準問題 (5) コイルに生じる誘導起電力の大きさは、ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N4 at」を用いる。 A 135.〈交流の発生> 図1のような辺の長さが1の正方形 abedからなる1回 巻きのコイルを,磁束密度Bの均一な磁場の中に置き、 磁 力線に垂直な軸のまわりに,一定の角速度で図の矢印の 向きに回す。 コイルの両端はそれぞれリング状の電極p と qを通して,常に抵抗Rとつながっている。 このとき、コ イルは回転するが, リング状の電極と抵抗は静止したまま である。図2(a) と (b)は回転軸にそって見たコイルと磁力線 (a) = 0 である。図2のように,コイルの面と磁場の角度は,時 N S P 9 R- 図 1 B (b) t=to N S N S 刻 t=0 のとき 0=0, 時刻t=to のとき 0<B<1であ R cd ab 8 図2 った。次の問いに答えよ。 [A]各辺に生じる誘導起電力を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。答 えには1,B,w, tのうちから必要なものを用いよ。 〇 (1) 辺 ab 部分の速さを表せ。 (2)時刻における辺 ab 部分に生じる誘導起電力の大きさを表せ。 (3) 時刻 t における各辺に生じる誘導起電力を足し合わせることで, pq間に発生する誘導 起電力 Vの大きさを表せ。 〔B〕 ファラデーの電磁誘導の法則を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。 答えには l, B, w, tのうちから必要なものを用いよ。 (4) 時刻 t におけるコイルを貫く磁束を表せ。 (5) 時刻 t におけるコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさを表せ。 ただし、必要であれば, 次式を利用してよい。 Asin wt =wcoswt, 4t ⊿coswt =-wsin wt At [C] 抵抗に流れる電流I と消費電力Pを考える。 p から抵抗を通って q に流れる電流の向 きを正とする。 記 (6) 時刻 t = to における辺 ab に流れる電流Iの向きを図1に矢印で示せ。 また電流Iに よってコイルが磁場からどのような向きの力を受けるか説明せよ。 (7) 消費電力の最大値 Pmax を1, B, w, R のうちから必要なものを用いて表せ。 また, P と wtの関係を 0≦wt2 の範囲でグラフに図示せよ。 [23 徳島大〕 (8)電流が磁場から受ける力 「FIBL」の向きは、フレミングの左手の法則より判断する。 2 (7)消費電力Pは, 「PIV=PR=」から適当な形の式を用いる。 〔A〕 (1) 辺abの速さひab は, コイルの回転半径が であるので,速さと角 2 速度の関係式 「v=rw」 より Vab 51=- (2) 時刻において,辺ab は水平から角度 wt 回転しているので 辺ab の磁 場に垂直な方向の速度成分 Vabi は図a より 上向きを正として Vabi = Dab COSWt=coswt と表される。 辺ab に生じる誘導起電力の大きさ | Vab|は, 「V=Bl」 より |Vab|=|Blvabi|=| 11=B1.12 cost=/12/Blacoswt| このとき,swt< ならば誘導起電力の向きはレンツの法則A より bが高電位となる向き ※Bである。 (3) 磁場を垂直に横切る辺は辺abと辺cdであり, これらの辺にのみ誘導起 電力が生じる。 辺cdについても 時刻に生じる誘導起電力の大きさを |Veal として求めると, 辺ab についての(1),(2)と同様になり <<-*A によっ くる磁 れた磁 B 公式カ 状 |V|=|Blucas|=|Bl-cos wt|=Bl³w|cos wt| 誘導書 Out < ならば誘導起電力の向きはレンツの法則よりdが高電位とな る向きである。 求め V=|Van|+|Vcal=12Blwlcoset|+1/2 よって Vab と Veaの誘導起電力の向きは同じ方向であるので, pq間に発 生する誘導起電力の大きさ Vは Blwcoswt|=Bl°ω\coswt| 〔B〕 (4) コイルの面積をSとする。 時刻において, コイルは水平から角 ・度回転しているので、 磁場に対して直角方向に射影したコイルの面積 Sは図bより S=S|sint|=|sinet| このとき、コイルを貫く磁束は、磁束の式 「Ø=BS」より, 0<wt<πで のコイルの向きに対してコイルを貫く磁束を正とすると =BS = Blsinat (5)(4)においてコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさ|Vは,ファラデーの 電磁誘導の法則 「V=-N2」より 4t |V|=|-1×40 |=|_ A(BIªsinwt)|=|- BF²-- =l-Bl2wcoswtl=Blw\coswt|C Asin wt At ---

物理基礎です。 この式の途中式を教えてください🙇

図 bのように, 重力と浮力のつりあいより p2a2(a-x)g=pag よって, pz(a-x) = p1a となり, 式を整理すると x=Pz-pia P2 D

運動量の問題です。 5ｇのボールが北に5m/sで進んでいて、2つ目のボールとぶつかります。2つ目のボールも5gで、最初は動いていません。2つ目のボールのぶつかったあとの速度は4m/sです。(向きは分からない) 画像にあるようにふたつのボールの位置は少しズレています。(弾性... 続きを読む

0.00573 A 5-gram marble moving at 5 m/s [N] collides with a second marble in an off-center collision. 0005 Suppose the second marble has a mass of 5 grams and is initially at rest. The collision is elastic and the final speed of the second marble is 4.0 m/s. 4) What is the final velocity of the first marble? W t N Pi= Pf KEKEf Va5m/s 5 → (0.005) (5) VF-3 2 f 70025 2 m² + mavi = mivi+m. v 1/2 ½ + (0.005) (5)² = = (0.005) V₁ + ½ (0.005) (4) 0.0625= 0.002525 + 0.04 0.0225-0-0025 Vif² V25 = 9 Vzg = 3 m/s 3 8.025 4 ? Va=0 V8 = 4m/s P = (m,vif) + M₂ Vz f

(6)浮力は使えないのでしょうか

124 2014 年度 物 II] つぎの文の に入れるべき数式を 図3-1のように, 大気圧P。 中に支持棒で天井に固定されたピストンに対し て,鉛直方向になめらかに動く断面積S の円筒容器が静止している。円筒容器 の中には1モルの単原子分子の理想気体 Aが閉じ込められており、その底には 質量 M の加熱器が取り付けられている。 床には底面積2S の円筒状の水槽が置 かれており、その中には密度の水が入っている。 円筒容器とピストンは断熱 材でできており,また円筒容器の壁の厚みと質量は無視できるものとする。理想 気体の気体定数を R,重力加速度の大きさをgとする。 はじめに図3-1のように,円筒容器の下面は水面からはなれた位置で静止し ている。このときのAの圧力は P1, 体積は V, 絶対温度は T, であった。 P」を (2) とな R, T,, V, で表すと (1) M をg, Po, P,, S で表すと る。 つぎに図3-2のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ け降下し、その下面は水面と一致し Aの絶対温度は T2 になった。 ん を S, T.. T2, V, で表すと (3) となる。この過程でAの内部エネルギーの変化をん P1, Sで表すと (4) Aが外部にした仕事を Q で表すと (5) とな る。 さらに図3-3のように,Aに熱量Q をゆっくりと加えると円筒容器がんだ と け降下し,Aの圧力は P2, 絶対温度は T, になった。 P2 を P,, h, g, p で表す (6) となるので,この過程の圧力P を縦軸に、体積Vを横軸にとった P-V 図のグラフの傾きはg, S, p で表すと (7) となる。この過程でA 外部にした仕事をP, g, h, S, p で表すと (8) となる。

(2)の右ねじの法則の使い方が分かりません

3 (1) 図1のように, 水平な紙面に垂直にまっすぐな導線を通し, 矢印の向きに電流を流 す。 紙面上の点P, Q, R それぞれに方位磁針を置くと, N極はどの向きに振れようと するか。 (2) 図2のように, 水平な紙面に垂直に円形コイルを設置し, 矢印の向きに電流を流す。 紙面上の点P, Q(円形コイルの中心), R それぞれに方位磁針を置くと, N極はどの向 きに振れようとするか。 電流 西 西 ・電流 北 R Pi 北 R 南pQ 東 東 図1 図2

(6)で磁場による力が働いているのにエネルギー保存則が成り立つ理由を教えてください

(4)(ア)から(エ)の全区間でコイルに生したジュール熱の総量を求めよ。また、この総量とコイ ルの速さを一定に保つために作用させた外力との関係を述べよ。 129. 〈斜面上を動く正方形コイルに生じる誘導起電力〉 図のように、水平面となす角度が ⑥ (0x0<)の十分 長い斜面がある。この斜面に、質量がm, 電気抵抗が R, 磁場 B JAC [21 高知大改 A D 1 m.R B M x 0 1辺の長さがdの正方形の1巻きコイル ABCD を置く。 いま、斜面にそって下向きをx軸にとる。斜面上のx≧0 この領域には、面と垂直上向きに磁場があり,その磁束密度 の大きさはxの関数として, B=kx で与えられる。 こ ここでは正の定数である。 コイルの自己インダクタンス, およびコイルと斜面の間の摩擦力はないものとする。 重力加速度の大きさをgとする。 初めに、コイルの辺BCがx軸と平行で,辺AB と辺 CD の位置が,それぞれ, x=0 と x=dになるように置いた。 この状態から, コイルを静かにはなしたところ, コイルは辺 BCがx軸と平行なまま。斜面にそって下向きに動きだした。 辺ABが位置 xにあり,速さで運動している瞬間について,(1)~(6)に答えよ。答えの式 は,m,g, R, k, x, devのうち必要なものを用いて表せ。 (1) 辺ABの両端に生じている誘導起電力の大きさ V」を求めよ。 また, 電位が高いのは端A と端Bのどちらか答えよ。 (2) コイルに生じている誘導起電力の大きさ Vを求めよ。 Xxx dayRoux よって、 E=Bwx OPの電力の大きさV[V] とれるから V-12/Baw まるようになるか OPのである。 P(W) 抵抗で R に流れる電流の大きさ であるから 受ける力の式「F= (4)の向きが②だから、フレ 仕事率(W) は、 (7) Baw Ba 131〈相互誘導〉 2 AR ファラデーの電磁誘導の法則 比較する。 が流れているコイル <コイル」を貫く磁束のは、 SISL N₁ 電流が