いわゆる親ガメ子ガメ問題で二物体を内界とみなした時に摩擦力(内力)が仕事をしてエネルギー保存則が成り立たない場合があると思うのですが、その際に※第一法則に沿って考えるなら、 その摩擦力を外力とみなしているということですか？ もしくは摩擦力をある種の保存力と考えて内界のエネル... 続きを読む

538の(4)で、解説は理解できるんですが、私の解答のどこが間違っているのかわかりません。 ご指摘いただければ幸いです。

<思考 538. 回転する導体棒■ 半径r[m]の円形導体と,その中 心 が,磁束密度 B〔T〕の一様な磁場中に磁場と垂直に置かれ ている。OP は円形導体との接点Tで,一定の摩擦力を受 けながら回転できる。 最初, スイッチSは開いている (1) [m]の導体棒 OP のまわりで自由に回転できる長さa B W r 0 T PAAD P R OPの先端Pに一定の大きさの力を加えながら,角速度ω [rad/s]で反時計まわ りに回転させるとき, OT間に生じる誘導起電力の大きさはいくらか。 a (2) 次に, スイッチSを閉じた。 棒OP を同じ角速度 [rad/s]で回転させるには,棒 OPの先端に,棒と直角な方向にさらに力を付加する必要がある。 その理由を述べよ。 (3) 抵抗 R[Ω]で消費される電力はいくらになるか。 / (4) 新たに付加する力の大きさはいくらか。 (金沢大改)

力学的エネルギーの保存則 です 「バネにおもりをつけると、バネは伸びて静止した」ときと「自然長までおもりをもちあげて、静かにはなした」 ときとでは何がどのように違うのですか。 よろしくお願いします🙇

①7 力学的エネルギー保存則 [物理基礎 (物基707) 類題19] 図のように, ばね定数 [N/m] のばねの上端を固定し,下端に 質量 m[kg]のおもりを取りつけると, ばねは伸びておもりは静止 した。この点をAとする。 この後, ばねが自然の長さになる所ま でおもりを持ち上げ, 静かにはなした。重力加速度の大きさを ・g[m/s2] とし、ばねは鉛直方向にのみ運動するとする。 (1) 点Aでのばねの伸びα [m] を求めよ。 (2) おもりが点Aを通過するときの速さ [m/s] をm, g, kで 表せ。 (3) おもりが最下点に達するときのばねの伸びx [m] をaで表せ。 eeeeeeeee 自然の長さ eeeeeeeee A

(2)のような問題の時に、回答のマーカー部分をいつもmのみとしてしまうのですが、mのみの場合とm＋Mの場合でどのように使い分けたら良いか分かりません💦

問2.次に,図2に示すように、 ストッパーを取り除いて台が水平面に対して自 由に移動できる状態で台を壁に接するように置き、小球を点Aから静かに 放したところ, 小球が点Bを通過した直後、台は壁から離れて水平面上を 運動した。また、小球は台の点Cに到達する前に台に対して一瞬静止し, その後再び点Bに戻っていった。 3 2² 壁 小球 A m P B 60° C O ・M 図2 水平面 (1) 小球が点Bを通過した後に,台に対して一瞬静止したときの台の速さ をm,M,g,rを用いて表せ。 11-14 (2) 小球が点Bを通過した後に, 台に対して一瞬静止したときの小球の水 平面からの高さをm, M, rを用いて表せ。

(2)の(ウ)では、なぜAの質量や弾性力は考えないのですか？

チェック問題 2 鉛直ばね振り子 ばね定数k,自然長の軽いばねの両端 にともに質量mの小球 A, B がつけられ ており、Bは天井からつるした軽い糸の先 についている。 x軸は, Bの位置を原点に して,鉛直下向き正にとる。 (1) Aをつり合いの位置で静止させたとき, 糸の張力Tを求めよ。 ( A の座標を求めよ。 (2) (1) の状態からばねの自然長の位置ま 0 X軸 ばねの伸びを求めよ。 (4) 運動中に糸が切れるかどうか判定せよ。 やや 12分 B lllllllll AS m SERE k で, A を持ち上げ, 静かに放した。 ( A を持ち上げた外力のした仕事Wを求めよ。 MX A が (1)のつり合いの位置を通過するときの速さを求めよ。 (ウ) 糸は張力が2.5mgになると切れる。 糸が切れる直前の SIXT@bcc

大阪市立大学 物理 2019 問5ですが、万有引力による位置エネルギーは考えなくてよいのですか？ また慣性力を使っているので、慣性力のした仕事なども考える必要があると思ったのですがどういうことですか？

-k) 大-理系前期 のをすべて求 00/90 P, 辺BCを あるとき,P OLD 泉 l を考える. A M , β として, こで囲まれた 大阪市立大理系前期 物理 (2科目 150分) 第 1 問 (35点) 2019年度 物理 21 図1のように、地球の中心をEとし, 球形のカプセルの中心Oが,Eを中心とした等速 円運動を行っている.ここで, カプセルの重心はOと一致している. EO間の距離はであ が中心に集まった場合と等しくなることを用いて, 以下の問いに答えよ. る。 地球の質量をM,万有引力定数をGとし, 地球がおよぼす万有引力は、地球の全質量 問1 カプセルの中心の速さ, 等速円運動の周期, および角速度を求めよ. 図2のように,EとO を結ぶ直線を軸とし,Oを原点とする.EからO に向かう向き をェ軸の正の向きとする. カプセルの中に,質量の無視できる長さ 21 の細い円筒を設置し た。ここで、円筒の端はæ= -l およびæ=lであり, 円筒の中心軸は,常に軸と一致さ せている. 質量mの小球を、円筒内のx=xo (No > 0) に静かに置いたところ,軸の正の向きに動 き始めた.ここで,小球は円筒の中を, x軸にそって, なめらかに動くことができる.小球 の質量はカプセルの質量に比べて十分小さく,また, カプセルと小球間に働く万有引力は無 視できるとして、以下の問いに答えよ. 間 2小球が位置π (20≦x≦り)にあるとき、小球に働く万有引力のェ成分を求めよ。た だし,1と考え,|a| ≪1 に対する近似式 =(1+α) = 1 - na を用 いよ. (1+a)^ 問3 円筒とともに回転する観測者からみたとき, 位置にある小球に働く力の成分F を の関数として求めよ。 ただし、 問2の結果を用いよ。 また, 解答用紙のグラフ に,Fをæの関数として描け.

物理の力学の問題について質問です。 過去問を解きたいのですが全く答えが分からないため、解いて頂けないでしょうか？

物理学 ⅡⅠ 期末試験 問題用紙も回収します。 選択式の問題は、正しい選択肢を記号で記すこと。 記述式の 問題は､解答だけではなく、 解答に至る考え方も書くこと。 ベクトルはそれとわかる よう書くこと. ① 質量mの質点の位置ベクトルを、運動方程式を Fとする｡ (1) 質点の原点のまわりの回転の運動方程式を導出せよ。 (2) 外力Fが中心力のとき、 角運動量が保存することを示せ。 (3) 質点が (x,y) 平面内を運動する場合、 原点のまわりの角運動量を極座標 (r, Φ) を用いて表せ。 2② 軽い針金でできた一辺lの立方体の枠がある。 1つの頂点に糸をつけ、隣接す 頂点P1, P2, P3 にそれぞれ質量 mi, m2, m3 のおもりをつけて吊り下げたとこ ろ、静止した。 重力加速度ベクトルをg とし、 OP = r. (i=1,2,3) とおく。 7₁ g↓ (1) 系の重心 (質量中心) Gの位置ベクトルrc をri を用いて表せ。 (2) 重力は重心Gに働くとしてよいことを示せ。 (3) 糸の張力の大きさを求めよ。 (4) 重心G と支点は鉛直線上に並ぶことを示せ。 (5) OP が回転軸のときの慣性モーメントI を求めよ。 (6) P1P が回転軸のときの慣性モーメントⅠ'を求め よ。 3 固定軸のまわりで回転する剛体を考える。 剛体の質量をM,重心GとOとの距離をん, 剛体 の軸Oのまわりの慣性モーメントをIとする。 図 のようにx,y,z軸を取り、 剛体の運動を偏角めで 表す。 重力加速度をg とする。 x P3 Ø R 2₂ G Mg P2 P1 (1) 回転の方程式として正しいものを選べ。 do (a) IapzMgh cos o (b) latMghsin o (c) IamMgh cos o (d) apzMgh sino (2) 運動は微小振動であるとする。 周期Tとして正しいものを選べ。 Mgh (a) 2 I I 9 (b) 2 Mgh 2ヶ (c) 21 (d) 2π√√ h 9 (3) 運動は微小振動であるとする。 初期条件として、角度だけ持ち上げて静か に離した。このときの重心の運動として正しいものを選べ。 但し以下では、 は微小振動の角振動数を表す。 (a) r(t) = hoo cos(ft), y(t) = h (c) π(t)=hdo sin (St), y(t)=h (e) x(t)=hdocos (ft), y(t)=hdo sin(St) (b) x(t)=h, y(t)=hdocos (nt) (d) π(t)=h, y(t) hdo sin (St) = (4) 前間の重心運動に対応した回転軸Oに働く抗力 R = Rzex + Ryey として正 しいものを選べ。 (a) R=-Mg, Ry=MhQdocos (t) (b) R=0, Ry=MhΩ2 do sin (nt) (c) R-Mg, Ry=0 (d) R=MhQ2 do cos (St), Ry=MhΩ do sin (Qt) (5) 安定に静止した状態で、 剛体に角速度ω を与えた。 この場合の力学的エネ ルギーEの値として正しいものを選べ。 但し位置エネルギーの基準点は0と する｡ (a) E = 0 (b) E=Mgh (c) E-Mgh (d) E ==Iw (e) E ==Iw+Mgh (f)=1/2Iug-Migh (6) 前問の初期条件の下で、 剛体が1回転するために必要な角速度wo の最小値と して正しいものを選べ。 (a) 0 (b) √20 (c) 2Ω (d) 4Ω (7) 回転軸の位置、 すなわちんの値を変化 させたときの慣性モーメントIの変化を 表すグラフとして正しいものを選べ。 -h A" (b) $+) (d) ・h

解き方は合ってると思うんですけど、なぜか答えの方はmgtan45 になってます。なにが違うのか教えて欲しいです。左の自分で作った回答です。先生に教えてもらってこのやり方にしてました

Tsin neg TE Bing TE 物理 例題 67 クーロンの法則 長さL[m]の軽い絹糸の一端に質量m[kg〕の小球をつけ たものを2個、右図のように点からつるし、小球に等量 の正電荷を与えたところ,両者は反発し合い、2本の絹糸 のなす角が90°となった。 重力加速度の大きさをg〔m/s²]. クーロンの法則の比例定数をky.m²/C2〕として与えた 正電荷q [G] を L.m, g, を用いて表せ。 センサー 97 点電荷の場合, クーロンの 法則が成り立つ。 19₁ 192 F=k は使えないので注意。 F4 Tios450 (05659 F=m 点電荷とみなせるとき以外 ●センサー 98 界の抽象的な問題では, halo 正電荷や負電荷があると仮 =mg Han 4009 SMYS定する。 ●センサー 99 4様な電界中では, V=Ed が成り立つ。 解答| 電気力の大きさをF〔N〕, 糸の張力の大きさを すると、小球は,F, T. 重力 mgの3力でつり合う。 小球間の距離は2L〔m〕 だから, クーロンの法則より、 6.F=ko ●センサー100 クーロンの法則はクーロンが1785年に発見す (v2L) 右図より。 tan 45° mg tan 45°ko ゆえに,q=L q² (2L)2 -(C) 2mg Ro F mg 物理 問題 68 電界と電位と仕事 Tsingo=mg| 次の問いに答えよ。 V TOSPF (1) 電界の強さが2.0×105円/m の一様な電界中で,電界に沿って 0.40m だけ .com to だから, F V=2.0×10×0.40 = 8.0×10³ [V] 45° 【解答 (1) 右図のように, 電気力 線の始点に正電荷,終点に負電 荷があると考えるとわかりやす い。 求める電位差をV[V] とす ると, V=Edより T. れた2点A,B間の電位差を求めよ。 (2) 点Aより150 V だは電位が低い点Cへ, -2.0Cの点電荷をゆっくりと連 とき 外力のする仕事を求めよ。 mg 45° v2L 314 315 317 32 AL 0.40m 2.0×10'V/m 177 dは電界に沿った距離。 圃 一様な電界は,十分に大きな平行極板間などに生じる。 (2) W=q4V=g(Vc-V)より、点Cのほうの電位が低いか W=(-2.0) × (-150) - 物理 0

物理のエッセンス　力学　74 運動方程式 解答では発射された質量mのガスを正と仮定していますが、私はロケットとは逆方向だと仮定し負にしました。 3枚目が私の考え方なのですが、合っていますでしょうか？

60 力学 以下,滑らかな水平面上での現象とする。 70 2kgの球Pと10kgの球Q が図のように衝突し た。 衝突後のQの速度を求めよ。 71* 静止している質量Mの木片に質量mの弾丸が速 さひで突き刺さった。 木片の速さを求めよ。 ま た、系から失われた力学的エネルギーEを求めよ。 72* 質量Mの粗い板が置かれている。 質量mの物体 が速さで飛んできて, 板上をすべり,やがて板 に対して止まった。 最後の全体の速さ”はいくらか。 運動工か? なんでだ... 73 静止していた物体が,質量mとMの2つに分裂し した。両者の速さの比v/Vと運動エネルギーの比をそ れぞれ, m, M で表せ。 m vo 6m/s 3m/s Po- mvo ■ 運動量保存則はベクトルの関係だから,直線上に限 らず,平面上で起こる衝突･分裂に対しても成り立つ (証 明は前ページちょっと一言と同じ)。 そのような場合には x,y 方向それぞれの成分について式を立てる。ときに は,運動量のベクトル図を描いて考えてもよい。 High 物体系に働く外力の和が0とな Miss 摩擦があると運動量保存則が使えないと思う人が多い。 でも物体と 板の間の摩擦は内力だ。 作用・反作用 3m/s M V A M 0? m トク 静止からの分裂速さは(運動エネルギーも) 質量の逆比 ムズム 74* 速さ Voで進む質量Mのロケットから質量mのガスを後方に噴射したとこ ろ, ロケットから見てガスはuの速さで遠ざかった。噴射後のロケット(質量 M-m) の速さ Vはいくらか。 相対速度の考え方 M V2 V2

このような問題で運動量保存則はどこを見て使えると判断できるのでしょうか？

134 運動量の保存(合体) 天井に糸の一端を固定し,他端 に質量Mの木片をつるす。 水平方向から質量mの弾丸が速さ” で木片の中心に命中し, 弾丸は木片の中に止まり,両者一体とな って運動を始めた。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 一体となった直後の速さを求めよ。 (2) 木片はどれだけの高さまで上がるか。 最下点からの高さんを 求めよ｡ 例題 30 146,147 I m v DI M 135 動く板の上での物体の運動 右の図 のように,質量mの小物体が質量Mの大きな 板の上にのっている。 小物体と板との間の動摩 擦係数をμとし, 板と床との間の摩擦を無視する。 時刻 t=0 において, 小物体に右向 きの初速度vo を与えると, 板も同時に動き始めた。 右向きを正の向きとし、重力加速度 の大きさをg とする。 (1) 小物体が板に対して静止したときの板の速さVを求めよ。 (2) 小物体に初速度を与えてから, 小物体が板に対して静止するまでの時間tを求めよ。 例題 30 146, 147 I 小物体 m 板 Vo M ・床