(e) 答えが違うのですが、どこから間違っているのか分かりません。指摘と解説をお願いします。 解説に運動方程式が書いてないので、運動方程式も知りたいです。

44 軽いばねの下端に,質量2mの物体Pと質量mの物体 Qを接合したものをつるすと, ばねは自然長からαだけ 伸びてつり合った。 重力加速度をg とする。 (1) ばねのばね定数は(a)であり,物体を上下に振動 させたときの周期は (b)である。 P つり合いの状態にあるとき, Qを静かに切り離すと, Pはもとのつり合いの位置から (c) だけ上の位置を Q 中心にして、振幅 (d), 周期 (e) で振動する。 また、振動の中心を通過するときの速さは (f) である。 000000000 (2) 次にPだけをつるしたばねをエレベーターに付けた場合を考える。 エレベーターが,上向きに大きさαの加速度で運動しているとき エレベーター内で見ると, ばねが自然長からαだけ伸びてPは静止 したαは(g)である。 また, Pを上下に振動させたときの周期 は,(e) (h)倍である。 (高知大)

解説の図aから図bへの変換の仕方が分からないので教えて頂きたいです。よろしくお願いします。

必解 78. 〈音波の性質> 図1上図のように原点Oにスピーカーを置き,一定の振幅で, 一定の振動数 fの音波をx軸の正の向きに連続的に発生させる。 空気の圧力変化に反応する小さなマイクロホンを複数用いて, x 軸上 (x>0) の各点で圧力』の時間変化を測定する。 10 スピーカー P x X3 X4 X5 Poss X7 X8 XoX1 x X6 X2 ある時刻において, x軸上 (x>0) の点P付近の空気の圧力か をxの関数として調べたところ,図1下図のグラフのようになっ た。ここで距離 OPは音波の波長よりも十分長く、 また音波が存 在しないときの大気の圧力をpo とする。圧力が最大値をとる x=x から, 次に最大値をとる x=xg までのxの区間を8等分 し, X1,X2, ..., x7 と順にx座標を定める。 (1)x1 から x までの各位置の中で、x軸の正の向きに空気が最も大きく変位している位置, 点P付近の拡大図 図 1 およびx軸の正の向きに空気が最も速く動いている位置はそれぞれどれか。 次に点Pで空気の圧力の時間変化を調べたところ、 図2のグ p↑ ラフのようになった。 圧力が最大値をとる時刻 t = to から, 次に最大値をとる時刻 t = t までの1周期を8等分し, t, t2, ..., Poss と順に時刻を定める。 t3 t4 t5 to ti tz /totto (2)からt までの各時刻の中で, x軸の正の向きに空気が最も 大きく変位しているのはどの時刻か。 図3のように,原点から見て点Pより遠い側の位置に,x軸 に対して垂直に反射板を置くと,圧力が時間とともに変わらず常 にpo となる点がx軸上に等間隔に並んだ。 (3) これらの隣接する点の間隔dはいくらか。 なお, 音波の速さ をcとする。 図2 P 反射板 x

別解のエネルギー保存則はなぜ重力による位置エネルギーを考えないのですか？

17 軽いばねの両端に同じ質量mの物体AとBを取 りつけ、滑らかな円筒状のガードでばねが鉛直に保 たれるようにして, B を床の上に置いたところ, ば ねの長さが自然長よりαだけ縮んだ位置OでAは 静止した。 重力加速度をg とする。 (1) ばねばね定数はいくらか。 また、床がB か ら受ける力の大きさはいくらか。 B に作用する力 のつり合いより求めよ。 a 0- aP P. BAZA llllllllll (2)Aを0点よりさらにαだけ下のP点まで押し下げて,静かに放し たところAは振動した。 (ア) 振動中のAの速さの最大値はいくらか。

物理/単振動 (2),(3)のQの速さ/加速度の最大値の求め方が分かりません。教えてください。

41-2 41-1と同様にして、反時計 回りに等速円運動をする物体P のx軸上への正射影Qのx-t グラフを描いたところ、 図のよ うになった。 8 X A 4 0 π 2 π 3/ (1) Q の振幅, 周期はいくらか。 (2) グラフを見て、 Qの速さが最 -8 大になる時刻t(グラフの範 囲内で), 位置 x をそれぞれ求 めよ。 また、 Qの速さの最大値はいくらか。 (3) Q の加速度の大きさが最大になる時刻 t (グラフの範囲内で), 位置 x をそれぞ れ求めよ。 また、 Qの加速度の大きさの最大値はいくらか。

(１)の答えは、1.3.5.7.9mなのですがなぜですか？

[知識 347. 定常波の腹と節 振幅 0.3m, 波長4 y[m]↑ A mで, x軸を正の向きに進む正弦波Aと, 負の向きに進む正弦波Bがある。波は無限 に続いているが,図には, それぞれの正弦 波のようすを1波長分のみ示している。 A, -0.3 Bの合成波は定常波になる。 の大 0.3 0 /23 4 5 6 7 8 9 10 (1) 0~10mの範囲で, 節の位置はどこか。 (2) 0~10mの範囲で,腹はいくつできるか。また,腹の位置の振幅はいくらか。 ヒント それぞれの波が進み, 同位相で重なる点が腹, 逆位相で重なる点が節となる。

1枚目の問題について 2枚目のような状態の時、v＝4m/sよりx＝0.9mまで到達するのには3.6sかかる。 →1枚目の解説（STEP2）は3.6s平行移動 じゃダメなんですか？ x-tグラフじゃなくy-xグラフから始めているのもよく分かりません。教えていただけると助か... 続きを読む

出題パターン 般形(具体的な数値×) 45 波式 いたときの, (1) 入射波 (2) 反射波の波の式を求めよ。 STAGE 12 の42 (p.141) のグラフで、x=0.9〔m〕の位置に固定端を置 解答のポイント! 反射波は原点でのy-t グラフ (p.142の(3)を参照) からつくる。 解法 書くのは難しい→たからで いきなりつくか、9でのモグラフを レーモグラフメ (1) 波の式のつくり方3ステップ(vxグラフ)で求める。 STEP1 図13-12 のt=0 X102 (m), y 2.0- sin s での波の式は, t=0 t=t 2π y = -2.0×10 -sin x 0.8 4.0t 注目 STEP 2 vt = 4.0t 平行移動。 20 0.8 STEP3 時刻での波の式は, 時刻 -2.0- xx -4.0t とおきかえて, 図13-12 ているか 道のり y = G2.0×10 'sin (x -4.0t) 2π 0.8 =2.0×10™sin10t- 10.x (+-) sinfax (++-+18~ s/n {lon (t+ 4 ) 4 9

(5)(ウ) なぜ振幅がだんだん大きくなるんですか？

ているか。 71* 基 図は縦波を表すグラフである。 0.1 y[m] (東京理科大) t=0 X 軸は媒質のつり合いの位置を, y 軸 は左右への媒質の変位 (右方向を正)を P 表す。 -2-1 0 ・0.1 3 4 5 x [m] 波は右へ速さ2m/s で進み, 波の先 端が自由端P(x=5mの位置)に達した時刻を t=0s とする。 (1)この波の周期はいくらか。 (2)t=0s において,媒質の密度が最も疎である点のx座標を図の範囲 で答えよ。 (3) 右方向の媒質の速度を正として時刻t=0s において, 各位置にお ける媒質の速度uの概略を、図の範囲内でグラフに描け。 (4Xア)この波が自由端Pで反射して, 反射波の先端が点x=0mに達す る時刻を求めよ。 (イ)その時刻において, 図に示す各位置での変位をグラフに描け。 x=0mにおける媒質変位の時間変化を 0≦t≦4.5s の範囲でグ ラフに描け。 (5)Pが固定端の場合について,前問(イ), (ウ)のグラフを描け。 (名古屋市大信州大)

速さの最大値は力学的エネルギー保存則で出せないのですか？ やってみたのですがどうしても出てきません

94 第1編■力と運動 191 糸でつながれた2物体の単振動■質量mおよ び2mの2つのおもりが図1のように糸でつながれ,ば ね定数kのばねにつるされて, つりあいの位置で静止し ている。図2のように2つのおもりを鉛直下向きにdだ け引き下げたあと、 時刻 t=0 で静かにはなし, 糸がた るまないように鉛直方向に単振動させた。重力加速度の 大きさをgとし, おもりは鉛直方向にのみ運動する。 ば ねと糸の質量. 糸の伸び, 空気抵抗は無視してよい。 (1) 単振動の周期とおもりの速さの最大値 v を求めよ。 (2m) つりあい の位置 m リード D 0 d は l l l l l l l l l l l l -(2m m 図 1 図 (2)変位 x をつりあいの位置から図のようにはかるものとする。 xの時間変化のよ をグラフに示し,時刻tでのxを式で表せ。 (3) 変位がxのときの糸の張力の大きさSを求めよ。 くしすぎると糸がたるすようになる。糸がたるむことなく2つのおも

なぜ2つのおもりを一体として考えられるのですか？

第1編■力と運動 の位置 191 糸でつながれた2物体の単振動 ■質量mおよ び2mの2つのおもりが図1のように糸でつながれ,ば ね定数kのばねにつるされて, つりあいの位置で静止し ている。図2のように2つのおもりを鉛直下向きにdだつりあい け引き下げたあと. 時刻 t=0 で静かにはなし,糸がた るまないように鉛直方向に単振動させた。重力加速度の 大きさをg とし, おもりは鉛直方向にのみ運動する。ば ねと糸の質量, 糸の伸び, 空気抵抗は無視してよい。 (1) 単振動の周期T とおもりの速さの最大値 v を求めよ。 T (2m) -0 「d m 図1 l l l l l l l l l l l l (2m) x m 図2 (2) 変位 x をつりあいの位置から図のようにはかるものとする。 xの時間変化のようす をグラフに示し, 時刻 t でのxを式で表せ。 (3) 変位がxのときの糸の張力の大きさSを求めよ。 (4) dを大きくしすぎると糸がたるむようになる。 糸がたるむことなく2つのおもりが 単振動できるdの最大値を求めよ。 [神戸大改 192 102 405

（3)のⅰで縦波に戻すには時計回りに回転させるのかと思っていたのですが、それだと答えが全て逆向きの矢印になってしまいます。どのように考えたら良いでしょうか...？教えて頂きたいです。

音速には (1) で求めた値を用いよ (3)上の実験で大きな音が聞こえるのは,管内に定常波ができ, 管口近くの空気の振幅が最大となり、そ れが音源となって空気中を伝わるからである.この定常波について考える.図1には,共鳴しているあ る瞬間の各位置での空気の変位を実線で描いてある. ただし, 空気の上方への変位を縦の一点鎖線の右 方向へ, 空気の下方への変位を左方向に表している. (i) この瞬間において, 管内に印をつけてある位置の空気の変位を,→ 印を使って図2に示せなお、各位置の変位の向きは矢印の向きで,各 位置の変位の大きさは矢印の長さの違いとして示せ. ただし, 矢印の長 さは,各位置の変位の相対的な大きさが分かるように適当に定めよ. (ii) (i) から半周期後の空気の変位を破線で図1に記入せよ. (iii) (i) (ii) の状態における空気の密度の差の絶対値が最大となる点 をA〜Gからすべて選び, 最大となる理由を説明せよ. 変位 ・A ・B *C ガラス管 APE FC2 B C D E F面1 水図 ・E 水面 水面 図2