名問の森電磁気10番です。お願いします！！ (5)までは理解しているのですが、(6)がわかりません。保存則の等式で、右辺の電位が0になる理由がわからないです。確かに、点電荷A、Bからなる電位は点Oでは0なのでしょうが、一様電場からの静電気力は右向きですので、左に行くほど位置... 続きを読む

F=qE[N] の力を受ける。正電荷はEと同じ向きの力を, 負電荷は逆向きの 電気分野の基礎は何といってもクーロンの法則だが, 実用上は電場(電界)Eと 38 電磁気 10 静電気 +Q[C)の点電荷をA点に, -Q(C) の点電荷をB点に固 定する。AB間の距離は21 [m]であり,ABの中点をO とし、0点からL[m]離れた ABの垂直2等分線上の点を Cとする。クーロンの法則の 比例定数をk [N.m'/C°] と 無限遠を0[V]とする。 0点とC点での電場(電界)の向きと強さをそれぞれ求めよ。 (210点の電位と, 線分OBの中点Mの電位を求めよ。 ta[C]の電荷をもつ質量m[kg]の小球PをM点に置き, 静かに 横す。 Pが0点を通るときの速さを求めよ。 次にPをC点に置き, 線分ABに平行に一様な電場をかける。する と、Pに働く静電気力は, 一様な電場をかける前に比べて, 向きが逆 転し大きさが半分となった。 (一様な電場の向きと強さを求めよ。 PをC点からM点まで静かに移動させた。この間に外力のした仕 事を求めよ。 C +Q 0 M A B M点でPを静かに放すと, Pは左へ動き出し, やがて0点に達し、 一瞬静止した。 このことからLを1で表せ。 Level (1) 0 : ★★ C:★ (2)~(4) ★ (5)★ (6)★★ Point & Hint 電位Vが重要な役割りを果たす。 その

(4)アで、力学的エネルギー保存則が使える理由を教えてください。(衝突するから力学的エネルギーは失われると思いました) どなたかよろしくお願いします🙇‍♀️

ばね定数をの軽いばねの一端を質量Mの円筒容器の底 に固定する。質量 mの物体Pと容器の間に摩擦はなく, 容器の厚みは無視できるものとする。重力加速度の大き 15 保存則 m A| P P。 k と (1) 図1のように, 容器を鉛直にして台上におき, Pを ばねの上端に静かにのせ, Pを支えてゆっくり下げて いくとき,ばねは最大いくら縮むか。 (2) 図1のような状態で, はじめPをばねの上端に静かにのせ,急に Pを放したとき,ばねは最大いくら縮むか。 さをgとする。 止 図1 x よ M00 m Mllllell m た 図2 図3 3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて、 Pをばねに押しつけてaだけ縮め, 全体が静止している状態で,容 器とPを同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。 (4) 図3のように, 滑らかな水平面上に静止している容器のばねに, Pを水平方向に速さ voであてたとき, ばねは最大いくら縮むか。 カ あ ー (4)(7) 容器から見ると, Pは近づいてきて, ばね を押し縮め、次に押し戻され, やがて離れる。 最も近づくのは(最もばねが縮むのは)Pが一 瞬止まって見えるときである。つまり相対速度 が0のときであり、容器とPの速度が等しくな ったときを意味している。その速さをuとする。 左向きを正として、運動量保存則より 止まった) m 最接近のとき mm m= Mu +mu m 4= m+M % 一方、力学的エネルギー保存則より,ばねの縮みをdとして 今m= M+mu"+ kd Jいを代入 m 2m+MW+号kdf d=», mM k(m+M) ひとことつけ加えておくと、容器上の人に保存則まで用いさせてはいけな い。保存則は運動方程式に基づくので, 静止系で用いるべきものである。そし て等速度系までは許される(これらをまとめて慣性系とよぶ)。 ただし、慣性力の効果をきちんと考慮すれば、非慣性系でも保存則を用いる ことが可能になる(問題31で扱う)。

名門の森32番の(5)番で質問があるのですが、 最後の三角関数の式は(2/d√k/m cos√k/m(t-π√m/k)はどのように式変形すれば答えに書いてあるようになるのですか？ 教えてください。

96 力学 ECHURE (1) Aの座標を と表されるの 32 単振動 ばね定数kの軽いばねを滑 らかな水平面上に置き, 右端 に質量mの小物体Aを付け。 左端を固定する。ばねの方向 にx軸をとり,ばねが自然長 のときのAの位置をx=0 と する。そして、質量3mの物 体BをAに押しつけて, ばね を自然長からdだけ縮めた後。 静かに放す。 (1) 動き始めてからしばらくの間は, AがBを押しながら運動する。 このときAがBを押す力の大きさNをAの位置:の関数として表せ。 (2) AとBが離れるときのAの位置:および, 離れた後のBの速さ u を求めよ。 (3) 動き始めてからAとBが離れるまでの時間 toはいくらか。 (4)Bを放したときを時刻=Qとして, Aの位置xの時間変化を表 すグラフを上の図に描け。 0mmm LAS 0 AはBから」 えて、Aの道 d A: m この式は ばねが自然 性力が左向 一方,F 2。 Sto 0.2カ (2) BがA つまり ばねが縮 然長を超 なお、 の上で 自然 カた(5) t2(to)での Aの速度ムを時刻tの関数として m, k, dを用いて 一体と 時 じゃない 表せ。\まではACBO年院)(山口大+東京学芸大) Level(1)~(3) ★ (4) ★ (5) ★★ (3) 離 Base ばね振り子 (x= Point & Hint O O なる (1)作用·反作用と, xが負の値であるこ とに注意して, 運動方程式を立てる。 (2) 離れるときに注目すべき量は… ? (4) 2つの量を求める必要がある。 (5) 単振動の時間変化は sin ot や cos.ot を用いて表すことができる(位置速度。 加速度,力について)。 周期 m T= 2π\ R m 振動中心は力の 0 O つり合い位置 ※ばねの力のほかに一定の力 と が加わっても周期は不変。 た レ……… F00m-

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H o回 問題G 単振動 バネ定数kのバネがあり、水平に置かれている.片端は壁に固定されている.もう片端には質量mの 小球が取り付けられている. バネを伸びる方向にx軸をとり, バネが自然長であるときに小球の位置を 原点とする。小球を手で距離Lだけ引っ張りバネを伸ばした状態からゆっくり手を離すと、小球は単振 動をする。摩擦や空気抵抗は無いものとして, 以下の間に答えなさい。 (1) バネにつながれた小球が位置xにあるとき、 小球にはたらくカFを,符号を含めて表しなさい.) (2) 小球の運動方程式を書きなさい。 (3) 小球の振動の周期 T、振動数,, 角振動数 のを書きなさい。 (4) 小球の振動の振幅を 4, 初期位相を po として, 時刻 tにおける小球の位置xを,三角関数(cos) を 用いて表しなさい.角振動数はのをつかいなさい。 (5)(4)の結果を用いて、時刻 tにおける小球の速度ひを求めなさい。 (6) 時刻た0 でx=0 であったとする. この時の小球の速度の大きさ voを力学的エネルギー保存則から求 めなさい。 (7)(6)で得られた結果から初期条件(t=0 でx=0, ひ = vo) を用いて, 振幅Aと初期位相 po を求めなさ い。ただし,voには(6)で求めた値を使うこと.

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問題I 坂を転がる球 質量 M, 半径R,慣性モーメント Iの球があり,水平面に対して傾斜角0の坂を転がり降りる. 球には図のように重力 Mg, 垂直抗力 N、摩擦力Fが働いている。 (gは重力加速度の大きさ) (1) この球の重心の運動に関して、x方向の運動方程式 を書きなさい。 (2) y方向の運動方程式(力のつり合いの式)を書きなさい。 (3) 球の回転の運動方程式を書きなさい.ただし, 回転角をpは円板が回転する向きを正に取る。 球が高さhの坂を下った.このとき重心の速さひとする。 (4)重心の運動エネルギーを M, vを用いて表しなさい。 (5) 回転の角速度o(>0)として回転エネルギーを 1,0 を用いて表しなさい。 (6) 力学的エネルギー保存則の式を書きなさい。 (7) 回転の角速度oと重心の速さっとの関係を使って、 (6)の式から重心の速さを求めなさい。 N M R F Mg Q M o R h 0

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問題D 衝突、運動量保存則、カ学的エネルギー保存則、弾性衝突、非弾性衝突 静止している質量 Mの球に,速度ひ0で飛んできた質量mの球が衝突して, 静止している球を突き飛 ばした.速度v 心は常に同一直線上にあるとする。 oで飛んできた球の衝突後の速度をひ、静止していた球の速度を1Vとする. 2つの球の中 この衝突が弾性衝突であるとした場合、以下の問(1)~(3)に答えなさい。 (1)衝突の前後での運動量保存則を書きなさい。 (2) 衝突の前後での力学的エネルギー保存則を書きなさい. (3)衝突後の球の速度u とVをM、 m、ひoを用いて表しなさい。 衝突後に2つの球が同じ速度ひ」で運動したとする. (4)衝突の前後での運動量保存則を書きなさい。 (5)衝突の前後の力学的エネルギーを計算し、この衝突が弾性衝突かどうか(カ学的エネルギー保存則が 成り立つかどうか)答えなさい。

イについて3枚目のように考えたんですが、どこが間違ってますか？

]はすでに で与えられたものと同じものを表す。 次の文章を読んで, 口に適した式をそれぞれ記入せよ。なお、 単振動と保存則 80 第1章 カ学 例題 25 次の文章を読んで、 カ 長さ1の質量の無視できるゴムひもの両端 に,2つの小球AおよびBがついている。小 球AおよびBの直径は無視できるほど十分 小さく,質量はいずれも mとし、重力加速度 をgとする。また,このゴムひもは,引き伸ば された状態ではフックの法則に基づく復元力 が働くが,細くてやわらかいために,たるん だ状態では小球の運動を妨げないものとする。 図のように,天井の0点に小球Bを固定 時きりッか ( し,小球A を静かにつるしたとき,ゴムひもは 7/12 だけ伸びた。この ゴムひもが自然長1からェだけ引き伸ばされたとき,ゴムひもには(12 天井 位 0点 小球B 考え の基 ち消し 21 解 126小球A kを と 床 別 日 1/E mg|1)xの復元力が働く。 (1) 小球Aを小球Bと同じ位置Oまで持ち上げ, 小球Bを固定した まま小球Aのみをそのまま自由落下させた。このとき, 落下する小 球Aが到達する最下端の位置は, 天井からイだけ下方となる。 小球Aはイコの位置から, ゴムひもの復元力 運動をはじめる。その上昇運動において,小球 Aは天井から1の位 置を速さハコで通過するが, その瞬間に、天井のO点で固定して いた小球Bを静かに解放した。その件 ロ]によって上昇 |の位置で缶み

（1）のbのv2,V2を求める問題で運動量保存則と力学的エネルギー保存則を使って答えを出したのですが、答えと合いませんでした。保存力以外が仕事をしておらず、弾性衝突なので力学的エネルギー保存則が使えると思ったのですが、この場合力学的エネルギー保存則は使えないのでしょうか。（... 続きを読む

図1のように水平な床の上に質量M, 長さ L の台車が静止している。台車の上には大きさが無 視できる質量 m の小球Aが乗っており, 速度00 L P A V。 (Do>0)で運動している。この問いで使用する速 M X 度はすべて床に対する速度であり, 右向きを正と 床 する。また, 摩擦や空気抵抗は無視できるものと 図1 する。 (1) 小球 Aが台車両端の壁 P, Qに弾性衝突する場合, 次の問いに答えよ。 (a) 小球 Aが壁Pで最初に台車と衝突した直後の小球および台車の速度(それぞれ U」およびVi)を求めよ。 (b) 小球Aは, 壁Pで最初に台車と衝突してから時間Tが経過した後に, 壁Qで び台車と衝突した。 このときの時間Tを求めよ。さらに, 壁Qに衝突した直後の 球および台車の速度(それぞれ, U2およびV2)を求めよ。

誰か心優しい人解いてください 答えなくて答え合わせしたいです

円 ケo断商 制円3 (注意)答案は答えだけでなく,計算過程のわかるように書きなさい. 計算過程の不明な答案は0点とし 量賞 ます。 (点a巻) 問題1 以下は仕事および仕事率に関するものである.各間に答えなさい.(単位のない場合は0点) (各 10 点) (1)質量1.0×10kg の物体をx軸の正の向きで大きさ1.0×10N の力で押して, x軸の正の向きに距離 5.0m だけ動かした.このときに力が行った仕事を求めよ. (2))質量3.0kg の物体をx軸の正の向きから上向きに角度60.0度で大きさ1.0Nの力で引っ張っている。 このときx軸の正の向きに速度の大きさ 1.0×10m/s で動いている。この力の仕事率を求めよ. 問題2 以下は力学的エネルギーに関するものである. 各間に応えなさい.(単位のない場合には0点) (各 10点) (1)プロ野球投手が投げた時速1.6×10km/h で質量1.5×10'kg のボールの運動エネルギーを求めよ. なお,重力加速度の大きさをg=9.8(m/s?)とする。 (商垂こ面) 平本0配0歳念本 (2) バネ定数k(N/m)の バネが水平に置かれている.その先端に質量 m (kg)を付けて X。m) だけ伸ばして 静かに放した。バネの伸びが Omになったときの物体の速度の大きさを求めよ、ただし, 1)バネの質 量は無視できるものとする. また, 2)力学的エネルギー保存則を用いて求めよ(用いなかった場合は0 点).3)重力加速度の大きさをg (m/s?)とする. 式畑 (S) 問題3 直線上を運動する物体AとBが衝突した. 質量1.00kgのAの衝突前の速度は1.00×10 (m/s) で,質量2.00kgのBの衝突前の速度は-5.0(m/s)であった.以下の場合の物体Bの衝突後の速度を求め よ、(単位のない場合には0点) (1)この衝突現象は運動量保存の法則が成り立つ. 衝突後の物体 A, B の速度の大きさを, Va, , Voとして 運動量保存の法則を式で表わしなさい. (10点) (2) 物体AとBの反発係数を0とした場合, Va, , V,の間に成り立する式を示しなさい. (5点) (3) V。, V。 を求めなさい. (5点)

(2)の力学的エネルギー保存則がどのやってできたのかわからないです。

58 カ学 19 保存則 天井からつるした滑車の両側に,それぞれ質 量mの皿A, Bをつるし, 皿Aに質量 Mの蛙。 皿Bに同じ質量Mのおもりをのせてつり合わせ 「人 る。I, 蛙,おもり以外の質量は無視できる。 この蛙は,床では高さんまで鉛直にとび上が M M れる運動エネルギーを出せるものとする。蛙が 同じエネルギーで皿Aから鉛直にとび上がると A B き,以下の間に答えよ。蛙の大きさは無視する。 (1) 蛙が皿からとび上がるときの床に対する初 速度の大きさをVとし, 皿Aが床に接近する初速度の大きさいを 080g一Dom M, m, およびVで表せ。 (2) 蛙の初速度の大きさVを M, m, h, および重力加速度gで表せ。 (3) 蛙が皿Aから離れる距離の最大値はんの何倍か。ただし, I皿と床 の衝突はないとする。 (埼玉大)