この力学の単振動の問題どなたか解いてくれませんか！難しいです。。

⑥ 図のようにばね定数k, 自然長がものばねを床に固定して鉛直方向に置き,その上に 質量mの物体Pと質量Mの物体Qを置く。 下の物体Qはばねにつながれている。 重 力加速度の大きさをgとする。 +x lo P Q 0 k m 自然長 d M -- つり合いの位置 A ---スタート位置 (i) つり合いの位置でのばねの縮みdを求めよ。 つり合いの位置からさらにAだけ下げて t=0 で静かに放した。 (ii) 位置xを通過しているときの物体PとQの運動方程式をそれぞれ書け。 P, Qの 速度をα, PQ間に働く力をNとせよ。 () 加速度αとPQ間に働く力Nを求めよ。 (iv) この運動(単振動)の角振動数を求めよ (v) PQの位置と時刻の式を書け。 (vi) PがQから離れないAの条件を求めよ。

この問題の(1)で、答えはa=2bなのですが、計算してもmbgが消えません。解説とともに(1)だけお願いします。

① 運動の法則 :「例としての等加速度運動」 「運動量変化=力積」「力学的エネルギー変化=非保存力のする仕事」 図のように、なめらかな水平面上に質量Mの台車Pが置かれ､Pの水平な上面に質量mの物体Aが固 定して置かれ、軽い動滑車 K, を介して軽い糸LでPの左側にある突起部につながれている。 動滑車K, は軽い定滑車 K, を介して軽い系L 質量 mgの物体Bとつながれている。 台車Pの右側面 S, は鉛直で 物体B は S に接触していて、Bが運動するときは S, に接触したまま鉛直下向きにすべり降りる。L は 水平を保ち, 物体 A,Bが運動するときも水平が保たれる. 運動は物体A, B を含む同一鉛直面内で生 じ,動滑車 K, が定滑車 K, に衝突することはない 物体A,Bの大きさは無視でき、 また、摩擦、空気抵 抗もすべて無視できるものとし、重力加速度の大きさを」 とする。 K₁ 外 水平面 突起部 S2 A 台車P Lag K2 B S₁ 台車Pの左側面 S2 に水平右向きの外力を加えてPが動かないようにし、 物体Aの固定を解除する、 (1) 物体Aの加速度の大きさをα 物体Bの加速度の大きさをbとする. aとbの関係を書け、 (2) 物体Aの加速度の大きさはいくらか. (3) 台車の左側面 S2 に水平右向きに加えている外力の大きさをFとする. F はいくらか､ (4)Pに対して A,Bが静止するように、軽いピン (外部からリモコンで外せる)で一時的に固定し、Pに 水平右向きの力積を加え初速Vを与えたはいくらか.その後,A,Bの固定を静かに外すと同時

どうしてv＋atなのに、計算する時はマイナスになるのでしょうか？

8 海に面した崖の上から, 小球を初速度v[m/s] で鉛直上向きに投げ上げた。 投げた位置を原点と して鉛直上向きに軸をとる。 このとき, 小球の 速度 [m/s] は右図のグラフのように変化した。 次の値を求めよ。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2とする。 (1) 小球が最高点に達した時刻] [S] と小球の初速 度v[m/s] (2) 小球が達した最高点の位置 y1 [m] (3) 小球が原点を下向きに通過した時刻 〔S〕 とそのときの速度v2 [m/s] (4) 小球は時刻t = 3.0sに海面に達した。 このとき, 海面に着く直前の小球の速度 03 [m/s] と海面の位置y〔m〕 v[m/s]↑ vo 1.0 2.0 3.0 tis

物理の熱力学が全く理解出来ません 誰か解説お願いします...

講義問題 3 気体の状態変化 図1のように、水平な姿勢を保ったまま鉛直方向になめらかに動くピストンを備えたシリン ダーがあり,内部に単原子分子の理想気体がn〔mol]封入されている。ピストンの質量は M〔kg〕, ピストンの底面積はS[m²] で, シリンダーとピストンはいずれも断熱材でできていて,気体に出 入りする熱は完全に遮断されているものとする。 また,シリンダー内部には体積が無視できるほ ど小さい加熱用のヒーターが設置されている。外気の圧力をp 〔Pa〕, 気体定数を R〔J/mol・K〕, 重力加速度の大きさをg〔m/s2] として,以下の各問いに答えよ。 問1 最初,ピストンの底面がシリンダー内底面より高さ] [m] の位置で静止してつりあってい る。このときの状態を状態1とする。状態1におけるシリンダー内の気体の圧力p 〔Pa]を po, S, g, M を用いて表せ。 問2 状態1におけるシリンダー内の気体の温度T〔K〕をn, R, po, S, g, M, æ」を用い て表せ。 問3 状態1より, ヒーターを用いてシリンダー内の気体に対して Q [J] の熱量をゆっくりと与 えたところ, ピストンは徐々に上昇して, 図2に示すように高さ2 〔m〕 の位置で静止した。 このときの状態を状態2とする。 状態1から状態2へ変化する過程で, シリンダー内の気体 がピストンに対してした仕事W [J] を pi, S, m1, T2 を用いて表せ。 問5 問4 状態1から状態2へ変化する過程におけるシリンダー内の気体の内部エネルギーの変化量 AU [J] と,ヒーターによって与えられた熱量QをP, S, π1, 2 を用いてそれぞれ表せ。 その後,ピストンを動かないように固定した状態でシリンダー内の気体をゆっくりと加熱 したところ,十分時間が経過した後に, 気体の温度は状態2より AT [K] [上昇して一定温度 となった。このときの状態を状態3とする。 状態2から状態3へ変化した過程で加えた熱量 が,状態1から状態2へ変化した過程で加えた熱量と等しいとき, ATをn, R, pi, S, 1, 2 を用いて表せ。

例題6の(3)についてです。 sin180°は0なのに、なぜ0<=sin2θ<=1になるのでしょうか。 よろしくお願いします！

例題6 斜方投射 地上の点から小球を, 水平方向と角をなす向きに大きさ v[m/s] の初 速度で投げる。重力加速度の大きさを g [m/s'] とし,必要があれば 2sinocos0= sin 20 を用いよ。 (1)最高点に達するまでの時間 [s] とその高さん [m] を求めよ。 (2) 落下点に達するまでの時間 t [s]と水平到達距離 1 [m] を求めよ。 (3)初速度の大きさを変えずに, 角0 を変えて投げるとき,小球を最 も遠くまで投げるための角8 を求めよ。 解 (1) 最高点では速度の鉛直成分 (y成分) が0 となる。 「vy = vosine- gt」(p.38(34) 式) より 0 = vosin0 - gt1 vo sin [s] g 「y = vosino.t-1/12gf」(p.38(35)式)より h = vosin 0.t₁-1/2 gt₁² よって h = = vosin .. -1/12/29(sine) = Vo sin g = g (2) 落下点では鉛直方向の変位が0となる。 「y = vosino.t- 1/12 gt2」(p.38 (35) 式) より t2= 最高点に達する 用語 →速度の鉛直成分が 0 - 0 = vosin 0-1₂-2gt₂2² = -29t₂(t2- 20osin 0 g 2v sin 0 l=vocosAt2 = = sin' 2g ² g t2 > 0 より 水平方向については,「x = vocost」(p.38(33)式)より vo² sin 20 2v sin Acose g [m〕 g (32)の1が最大になる 0 を求めればよい。 0° ≦ 0 ≦ 90°の範囲では 0 ≦ sin 20 ≦1となり,1は sin 20=1のとき最大となる。 より 0 = 45° よって20°= 90° [s] vo² 0 [m〕 20

解答がなく困っています。 何方か解答してもらえると嬉しいです。

【注意】 「~求めよ。 説明せよ。」 の間では式等の意味を説明しつつ論理的かつ丁寧に解答すること。 式の羅列だけでは半分以下 の評点となる。 答えだけをポンと書いた答案は評価しない。 新たに変数を導入するときは必ずその意味を定義すること 問1 (13点) 水平面内でz軸(=2軸, 鉛直軸)の周りに一定の角速度で回転するまっすぐな管があり, 内部に滑らかに拘束された質量 mの質点がある。 座標系 0 xyz は慣性系, 0x'y'z'はx' 軸が管の長手方向に固定された回転座標系である. 質点には, 管から作用するy 方向の垂直抗力N と x軸に沿って原点0の向きにF = ax' (aは正の定数) なる力が作用する。 初期 条件はt=0 でx=x =0である. (1) 回転座標系で観測した変位,速度, 外力および角速度のベクトルr, v,F'およびωを示せ(x',y'z'成分を解答せよ)。 (2) x'およびy'方向の運動方程式を求めよ。 (3) x' が振動的になる条件を示せ。 この条件が満たされるとき初期条件を考慮してx" を求めよ。 (4) (3) の条件の下で垂直抗力Nを時間の関数として求めよ. Far wt m

動摩擦に関する問題です、最後の1個手前の式は分かるんですけどなぜ最後この形になるのですか?

(3) [5 pts] 地上の実験室で水平で摩擦のある机の上に質量mの物体をおいた. ここでmと机との動摩擦 係数をμ' とする. 次に図のように,糸と滑車を利用し、質量Mの物体と結びつけた. このあと, 物体 M を静かに手放すと､この二つの物体は同時に動き出した. 物体mは常に机の上にあり, 滑車までの糸は 水平, M も机に触れることなく鉛直に落下した. 物体が動いているときに働く内力の大きさを求めよ。 こ こで重力加速度の大きさは 」 とする. Solution: 物体間に働く (内力である) 張力の大きさを T, m に働く動摩擦力の大きさをf' JMa=W+(-T) ma =T +(-f') W-f' M-μ'm M + m M+m T=ma+f' =ma+μ'mg=m(a+μ'′g) =m( -g+μ'g)=mg( (M+a)=W-f' M-μ'm M+m (1+μ'^) a = mM M + m 9 = M-μ'm M+m + μ²)

解き方がわかりません。よろしくお願いします🙇

5 2球A, B を,同一の鉛直線上でそれぞれ次のように運動させた。 Aは,地面から初速度”で鉛直上方に投げ上げた。 B は, 高さん の所から自由落下させた。 地面を原点として鉛直上方に軸を とり,重力加速度の大きさをg とする。 (1) 打ち上げてから時間後のAの高さ』を求めよ。 (2) 自由落下させてから時間後のBの高さyB を求めよ。 (3) B が地面に到達するまでの時間を求めよ。 (4) A, B の運動の開始が, 時刻 t=0 に同時に行われ, A とBは空中で衝突した。 この時刻を求めよ。 (5) この衝突が空中で起こるためには, " はどのような値でなけれ ばならないか。 ヒント (5) 時刻がより前であれば, A, Bは空中で衝突する。 y4 BO---h A Vo 0₂

解き方がわかりません。よろしくお願いします🙇

4 あるビルの屋上から, 小球を鉛直上方に 29.4m/sの速さで 投げ上げた。 重力加速度の大きさを 9.80m/s2 とする (1) 小球が最高点に達するまでの時間は何秒か。 (2) 最高点の高さんは屋上から何mか。 (3) 投げてから小球が屋上にもどるまでの時間は何秒か。 (4) 投げてから 7.00 秒後に小球が地上に落下した。 ビル の高さHは何mか。 y4 29.4m/s O H

解き方がわかりません。よろしくお願いします🙇

3 初速度” [m/s] で鉛直上方に投げたボールが秒後に最高点 H [m] に到達した。そ の後ボールは落下を始め, 2 秒後に投げた位置に戻った。 時刻t [s] で速度を " [m/s), 位置をy[m]とする。 (1) このときの ot図を左下の図にかきなさい。 (2) このときのy-t図を右下の図にかきなさい。 ただし, 時刻での位置を0とする。 0 [m/s]↑ y[m]↑ 200 O t₁ t₂ t[s] HE O t₁ t2t[s]