大学古典力学の2質点系の問題です。 この問題の（II）で重心Gに対する相対位置ベクトルとして、解答下線部のようにおいていますが、何故こうなるのですか？分かる方がいましたら教えて下さい。

演習問題 96 2質点系の運動 (I) 右図のように xyz 座標をとる。 長さ 3r の質量の無視できる棒の両端に,それ ぞれ質量 2mmの質点を取り付けたも のが、その重心Gのまわりを一定の角 速度で回転している。 重力はy軸の負voy = の向きに働くものとし、この2質点系の y4 2m cart ro Wo m Vo. vosino- Pox VoCose ス 重心Gを, 原点から、時刻 t = 0 のときに 仰角6 (0<</2)初速度 Do = [Vox, Voy, 0]. (vo=||vo||) で投げ上げるものとする。 このとき、この回転しながら運動する 2質点系について、時刻におけ る (i) 全運動量P, (ii) 全運動エネルギーK, () 全角運動量Lを 求めよ。 また, (iv) この2質点系の位置エネルギーを求め、力学的 ネルギーが保存されることを示せ。 ただし, 2質点系の回転はxy 平面 内で起こるものとし、 空気抵抗は無視する。 ヒント! (i) 全運動量P=PG, (ii) 全運動エネルギーK=KG+K', (i) 全角運動量L=Lc+L' の公式通りに求める。 (iv) 位置エネルギーの基 準を zx平面にとる。 解答&解説 P=Pc=3mUG (ii) 2質 K = (KG ここ KG= 質量 重心 K質重Gがで対 G が, で 対 Vol (速 V01 G Toz こ Vo さ V02 -v=jo =[var-gt+v 以 G (3m) (i) 2質点系の全運動量Pは,全質量 3m が集中したと考えたときの重心Gの運動 量 Pc に等しい。 重心Gには,重力に よる加速度g = [0,-g, 0] が生じるので, その速度UGx成分は, Per PacOS (一定成分は, Voy = - gt+ vosino となる。 t = 0 のとき Poy= Posin より ∴Uc=rc=[vocose, -gt + vasin0, 0] ……① より, P=Pc=3mUc=3m [vocoso, gt + vesin 0, 0] となる。 K 162

rベクトル（t）を求めるのにまずは図を書いて求めようとしていたのですが、この問題の図の書き方が分かりません。 どうやってするのか教えてください 答えはわかっているのでどんな図になるのかは把握出来てます

xy 平面上で原点を中心とする半径の円周上を, 時刻 t = 0 に位置 (-r, 0) から時計回り に角速度で等速円運動する物体がある. →1s間に移動した速度 (1) 時刻 t における物体の速度の成分を求めよ. (2)時刻における物体の加速度を成分表示せよ. (3) 加速度の向きと大きさを答えよ.

物理の万有引力に関する質問です。 問1と問2は答えを出せたのですが、問3以降が分からず困っています。 どなたか分かる方がいらっしゃれば教えていただけると幸いです。 ちなみに、問1と問2に合っているか分からないですが、次のような答えになりました。 問1 mg＝GMm/R... 続きを読む

問1 図1のように地上から,質量mの衛星を打ち上げて軌道に乗せることを考 える. 以下の問1~問5に全て解答しなさい. ただし, 地球は点Oを中心とす る密度一様な球体とし、 地球の半径をR, 地球の質量をM, 万有引力定数をG とする.また, 地球の自転による効果については考慮しない. 地上での重力加速度の大きさを R, M, G を用いて表しなさい. 問2 衛星を地上より鉛直上向きに速さ V。 で打ち上げて, 地球の中心から2Rの点 Aに達した時に速さが0になった. この時の速さ Vo を求めなさい. 問3 衛星が点Aに速さ0で達した直後, OAに垂直な方向に速さ VAに加速して, 点Aから地球の中心を通る延長線上のOB=6R となる点 B に到着した. この時 の速さ VA,及び, 点Bに到着した時の速さ VB を求めなさい. 問4 衛星が点B に達した直後, 速さ VC に加速して地球に対し半径 6R の等速円運 動をさせる. その時の速さと公転周期 Tc を求めなさい . 問5 地球に対し半径 6R の等速円運動をしている衛星の運動エネルギーK を用いて, この衛星がもつ力学的エネルギーを表しなさい. ただし, 万有引力による位置エ ネルギーの基準点は無限遠とする.

解説の意味がさっぱり分かりません。 何故、平面上だと角運動量がzだけなのですか……？ 回答よろしくお願い致します。

23. 図のように, 基準点 0 を中心とする半径aの 円周に沿って質量 m の質点が速さ aw で等 速円運動している. 任 意の時刻 tでの質点の 位置ベクトルがr (a cos (wt), a sin (wt), 0) と書き表される時, 基準 点Oに関する角運動量 ベクトルを求めなさい. m (a) (0, 0, aw) (b) (0,0,ma²w) (c) (a cos (wt), asin (wt), 0) (d) (aw cos (wt), aw sin (wt), 0) (e) (- aw sin(wt), aw cos(wt), 0) - - O v= * = (-aw sin wt, aw cos wt, 0) Lz = ma²w (cos² wt + sin² wt) = ma² w L = (0, 0, ma²w) y 【解】 ry 平面内の運動であるから角運動量Lは成分Lz m(Ivy yuz) しかない. r(t) 8(t) v(t) = rpyYp=

等速円運動の速度は＋になりますが、加速度はマイナスが着きますか……？ 授業でノートを取ったのですが、加速度だけマイナスが書いてあり、インターネットで調べたのですが、＋とマイナスの加速度どちらも出てきてしまって困っています。 回答よろしくお願いいたします。

半径方向の運動方程式とはなんでしょうか……。 回答よろしくお願いいたします

5. 図のように, 水平な床に置かれた半径Rの滑らかな半円 筒状の台の頂点から,質量mの小物体Aが静かに滑り出し た. A が台から受ける垂直抗力の大きさNとAの床からの 高さんとの関係を求めなさい. 2h (a) N = mg R 3h (312) R 2h R h (1/12 - 1) R O(b) N = mg (c) N = mg (d) N = mg (e) N= 3mgh R 【解】 力学的エネルギー保存より, mv²は mu2 R SE 1 mgR=mgh + mu' → mv² = 2mg(R-h) 2 3 に代入して である.これを半径方向の運動方程式より得られる式に代入して :.N=mg 2 N mg cos 0 = N. h R - mv2 R = mg R h R h R 2mg (R-h) R mg h = mg 3h R N

この問題の解き方が分かりません。

1. ある物体が直径 100mm の円周上を速さ 2m/sで円運動している。 物体の向心加速度の大きさ と向きを求めなさい。

向心加速度とは向心力の大きさと同じなのですか？ 回答よろしくお願いします🙇‍♀️

もし、等速円運動だったら、Ve=(一定) • R = RW = (-2) dt 角速度w==(一定) :. £t = h = 0 du dt 等速円運動の速度・加速度は極座標で + Pri Vr = 0₁ V₁ - R$ = RW 2 2 2 Ar = _R (10) ²= - RW² ↑ protes ar…角心加速度 ↑点が円周から外れないよう している Ao =0 mar = -mw³R Fut a

ドブロイ波長についてなんですが 波長の整数倍nと量子数nが一致する理由ってありますか？

標準問題 子の速さを1,真空のクーロンの法則の比例定数を ko とすると, 軌道半径rはe, m, ko, v との間にはたらく静電気力を向心力として, 等速円運動をしていると考える。このときの電 を用いてア=ア] と表せる。 軌道の周の長さ 2πrは, 量子条件より, 正の整数(量子数) 20原 124 A) 必147.〈水素原子モデル〉 次の文中の「ア]から「カに適切な数式や数値を入れよ。 ボーアは水素原子の構造に関する次のようなモデルを提唱した。 n, プランク定数hおよびm, uを用いて, 2πr=_イ」と表せる。この式は,ド·プロイに よって物質波の考えが導入されて以降,「2πrが定常状態の電子の波長(ド· プロイ波長)の 整数倍である」と考えられるようになった。これらの関係から, 量子数nの定常状態の軌道 半径r,はe, m, ko, h, n, π を用いて, グカ=ウ」と表すことができる。n番目の定常状 態にある軌道上の電子の全エネルギー Enは, 電子の運動エネルギーと,静電気力による位 置エネルギー(無限遠を基準とする)の和より, e, m, ko, h, n, π を用いて, En=エ と表される。このように, ボーアは水素原子の中で定常状態にある電子は,とびとびのエネ ルギー準位をもつという仮説をたてた。 ボーアの水素原子モデルにおいて, 電子が n=1 の定常状態にあるときを基底状態, n>2 の定常状態にあるときを励起状態という。量子数nの励起状態にある電子は,きわめて短い 時間で量子数n'("'<n)の状態に移り,その差のエネルギーを光子として放出する。このと き,放出される光子の波長入は振動数条件から, 真空中の光の速さcおよび e, m, ko, h, n, n', π を用いて, ー%=Dオ]と表される。 水素原子の示す線スペクトルの観測結果から得られた輝線の波長入は,リュードベリ定数 Rを用いてー=Rー)の規則性をもつことが示されていた。 ボーアの水素原子モデ ルによるリュードベリ定数の計算結果は, すでに知られていたリュードベリ定数の値と高い 精度で一致し,水素原子のスペクトルを理論的に説明することに成功した。リュードベリ定 数 R=1.1×10'/m とすると, 水素原子の線スペクトルのうち, 可視光線領域 (3.8~7.8×10-7m)の輝線群の2番目に長い波長は, 有効数字2桁でカ 1 1 2 n Im と計算できる。 [20 九州工大 改]

物理の問題で下の写真の問2なのですが、なぜ相対速度の相対性の対象となる速さが円運動をしているときのvではなく、噴射後のvなのでしょうか？

1年度 物理 17 1物理 (80 分) 図のように木星の中心を0とし,質量をM[kg]とする。万有引力定数を GIN'm'/kg"]とし て次の問いに答えよ。(配点35%) 問1 図の破線のようにOを中心とする半径R[m]の円軌道を質量mo(kg]の惑星探査機が等速 円運動をしている。この惑星探査機機の速さ vo [m/s) を求めよ。 同2 感星探査機は点Sで惑星探査機に対する相対速度として, 後方に速さ w[m/s)で質量 m]lkg) のガスを瞬間的に噴射して加速した。加速直後の惑星探査機の速さ」[m/s)を求め よ。