(2)番についてです 自分は位置エネルギーと大気圧への仕事も考えてW=pΔv+MgL/2+p0ls/2 と考えたのですが、解答では位置エネルギーとか考慮していません。なぜですか？

49 熱力学 断熱材で作られた円筒形の容器に〔[〔mol] の 単原子分子の理想気体が入っていて, 圧力と温 度TOK]は大気のそれと等しい。 ピストンMの 質量は Mi [kg] で滑らかに動く。はじめMはス トッパーAで止まっており, 容器の底からの高 さはL][m]である。気体定数をRJ/mol・K], 重力加速度を[m/s2] とする。 (1) ヒーターのスイッチを入れて気体を加熱し たところ、温度が T1 〔K〕 になったときM が上に動き始めた。 温度 T1 と気体に加えた熱量 Q1 〔J〕 を求めよ。 (2) Mはゆっくり上昇を続け、高さが12/23L 〔m] となった。このとき の温度T2 〔K〕を求めよ。 また,Mが動き始めてからこのときまで に気体がした仕事 W2 〔J〕 と気体に加えた熱量Q2 〔J〕 を求めよ。 ここでヒーターのスイッチを切った。 そして, 外力を加えてMを ゆっくりと押し込み, 元の高さL 〔m〕まで戻した。 このときの気体 の温度 T 〔K〕を求めよ。 また,このとき気体がされた仕事 W [J] を求めよ。 ただし, この断熱変化の過程では圧力Pと体積Vの間に は PV 3 =一定の関係がある。 (京都工繊大) Base 771 3 Level (1),(2)★ (3)★ Point & Hint Cv= Cp= ※ この3式は「単原子｣のとき (1) 前後の状態方程式と, ピストンが 動き始めるときの力のつり合いを押さ える｡ 大気圧をPo, ピストンの面積をS とでもおくとよいが,これらの文字は 答えには用いられない。 (2) なめらかに動くピストンが自由になっていると 定圧変化が起こる。 定圧変化では,気体がする仕事=P⊿Vとなる。 (3) 断 熱変化では,PV=一定が成り立つ。 ♪は比熱比とよばれ, y=Cp/Cv ここで は単原子なので, y = = 12/12/12/2=121238 となっている。あとは第1法則の問題。 M -R ヒーター 10000 単原子分子気体 3 U= -nRT 2 5 R LECTURE (1) 初めの気体の状態方程式は PSL = nRTo ...... ① ピストンが動き始めるときの圧力をPとすると PSL = RT ...... ② そして、このときのピストンのつり合いより PS = PS+Mg..... ③ MgL Ti = To+ nR QinCvAT=- R(T₁-To) = 32 MgL ① ~ ③より 定積変化だから P1での定圧変化が起こる。状態方程式より PS・・ S/L=nRT2 4 (2) より そして そ T₁ = 3 T₁ = 2 (T. + Mg L nR W₁ = P₁AV = P₁ (S. 3/L-SL) より 49 熱力学 状態方程式より (3) 高さまで押し込んだときの圧力を P3 とすると B 第1法則より PS T3 = Mg また, Q2=nCAT=n212R(T2-T)=(nRT+MgL) 4U』を調べ ( 4U2=220R (T-T) 第1法則 4U2 = Q2+(-W)を用いて 4U₂ Qを求めることもできるが、まわりくどい｡ 143 P.(SL) = P.(SL) ( ∴. P3= P1 PS ピストンが動いて も上図の状況は変 わらない。 つまり, 圧力 P1 は一定 =1/23PSL=/1/2nRT=1/12(nRT+MgL) ②を用いた (2) *P₁.SL = nRT .... (3) ³T₁ = (3) ³( T. + MgL) 'T= nR 2nR(T₁-T₂) = 0+W₁ W₁ = (2) ² (2) ³-1} (nRT. + MgL)

（２）の問題で水平方向の運動量保存の式と力学的エネルギー保存の式を立てますが、運動量の方は水平方向の速度で、一般的に運動エネルギーは水平方向に限らない思うのですが、この場合なぜ水平方向の速度しかないとわかるのでしょうか？ 小球がAにあるときどちらも水平方向にしか運動していな... 続きを読む

195. 台と小球の運動■ 図のように なめらかな曲面 水平面, 鉛直な壁Wをもつ質量Mの台が、摩擦のな い床の上に置かれている。 台上の点Pから,質量mの 小球を静かにすべらせた。 壁Wと小球の間の反発係 数をe(0<e<1), 点Pの水平面AB からの高さをん, 重力加速度の大きさをgとし, 速度はすべて床に対するものとして, 右向きを正とす (1) 小球と台が運動している間, 小球と台の運動量の水平成分の和を求めよ。 (2) 小球が最初に点Aを通過するときの小球の速度と台の速度Vを求めよ。 (3) 小球が壁Wと最初に衝突した直後の, 小球の速度がと台の速度V′ を求めよ。 (4) 衝突後,小球が達する最高点の水平面ABからの高さんを求めよ。 (17. 兵庫県立大 h OP A B 1

回答見てもやり方が分からないので簡単なやり方を教えてください

(1) 球体が机上を離れす いて表せ。 (2)(1)における球体の等速円運動の角速度wをm, k, g, L, 0のうち必要なものを用いて表せ。 (3) 球体の等速円運動の角速度がある限界値 um を超えていると、球体は机上を離れる。限界値をm kg Lのうち必要なものを用いて表せ 56 (4) フックの法則にしたがうばねの伸びの限度をxとする。この限度内に球体が机上を離れるために、ばね定 数kが満たすべき条件をm,g, L, xm のうち必要なものを用いて表せ。 問題2 次の文を読んで,以下の問いに答えよ。 ただし,解答は記号 0, L,m, d.gのうち適するものを用いて表せ。 〔I〕 右図のように水平面と角0 〔rad] をなす滑らかな斜面の上に, ばね AB が置 かれている。一端A は斜面に固定され, 他端 B は斜面に沿って自由に動くこと ができる。 B端の上方L [m]の場所から質量m[kg]の物体 C を初速度 0m/s で すべらせた。 物体CはB端に触れた後, B端と離れずに運動しつづける。 そし て,物体CはB端に触れた場所からd[m〕 だけ進んだところで運動の向きを変え,それ以後は単振動を行っ た。ここで,重力加速度の大きさをg [m/s2] とし, 空気の抵抗およびばねの質量は無視できるものとする。 (1) B端に触れる直前の物体Cの速度 uc [m/s] を求めよ。 Amm 0 (2) ばね定数k [N/m〕 を求めよ。 (3) 単振動の周期 T [s] を求めよ。 〔Ⅱ〕 物体Cとばね AB を右上図に示した状態にもどした後、物体Cに斜面に沿った下向きの初速度 v[m/s] を与えてすべらせた。 物体CはB端に触れた後, B端と離れずに運動しつづける。 そして, 物体CはB端に 触れた場所から2d [m〕 だけ進んだところで運動の向きを変え,それ以後は単振動を行った。 ただし, 解答に ばね定数kの記号が含まれてもよい。 (4) 物体Cに与えられた初速度v[m/s] を求めよ。 (5) 単振動を行っているときの物体Cの速度の最大値 Vmax [m/s ] を求めよ。 L

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

急いでます、、物理の問題が分かりません！ 解説お願いしますm(*_ _)m

④ 原点に点電荷+Qを固定しておく。 クーロンの法則の比例定数をkとする。 y B 2a + q a Ca A →xC A (i) 点A (20) から点B(0, 2a) まで+αを運ぶ外力の仕事 WAB はいくらか。 (ii) 点A→原点 → 点Bと + q を運んだ場合の外力の仕事 WAOB はいくらか。 (iii 点Aから点C(α, 0) まで運ぶ外力の仕事 WAC はいくらか。 また電気力のした仕 事W'Ac はいくらか。 DO iv) (mi)で手を放すと+α(質量m) は点Aを速さ”で通過した。 ” を求めよ。

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

(3)で浮力と張力が計算式にないのはなぜですか？

11:26 質問 物理 高校生 h 解決済みにした質問 82. 浮力 ビーカーに水を入れ、台はかりでその重さをはかったら。 6.86Nであった。 質量 0.400kg のガラス球をばねはかりにつるし、右図のよ うにビーカーの水中に完全に入れたところ. ばねはかりは 1.96N を示した。 本の密度を1.00×10kg/m', 重力加速度の大きさを9.80m/s' とする。 1 ガラス球が受けている浮力の大きさF 〔N〕 を求めよ。 (2) ガラス球の体積 (m²) を求めよ。 (3) (1) の浮力の反作用は何から何にはたらいているか。 ① このときの台はかりに加わる力は何Nか。 02 れ密度が一様な物体を水(密度po [kg/m²]) に浮かべたところ、物体の体 室 (1) ガラス球は,下向きに重力, 上向き 4P に浮力とばねからの弾性力”を受けて いるので, 力のつりあいより 38 第4章運動の法則 図ここがポイント 82 水中にあるガラス球には、下向きに重力, 上向きに浮力とばねはかりからの弾性力がはたらき､ らがつりあっている。 1.96 + F- (0.400×9.80) = 0 よって F=3.92-1.96 1.96N (2) 浮力の式 「F=pVg」 と(1)の結果よ り V= V-F_ 1.96 pg (1.00×10)×9.80 ||| 1.96 N マヤ MOLTE | 24% ■ 0.400×9.80N 例題18.85 O 13時間前 6.86N+ -2.00×10¹m' (3) 浮力は周囲の水からガラス球にはたらくので、その反作用は、 ガラス球 から水にはたらいている。 (4) 水の入ったピーカーは、下向きに浮力の反作用と重力, 上向きに台はか りからの垂直抗力Nを受けているので､力のつりあいより N-F-6.86=0 よって NF +6.86 = 1.96+6.86-8.82N 垂直抗力Nの反作用が、台はかりに加わる力である。よって 8.82N 出法が変わる!! 勉強のクセを見抜く性格診断。 ■ ばねはかりが示す 外力がばねを引く力の大 を表している。その反作 ばねからの弾性力である。 2 台はかりの針が示す は、ピーカーが台はかりを? に押している力の大きさを している。その作 抗力である。 < 広告を非表示 × 閉じる

(3)で浮力と張力が計算式にないのはなぜですか？

82. 浮力 ビーカーに水を入れ,台はかりでその重さをはかったら. 6.86Nであった。 質量 0.400kg のガラス球をばねはかりにつるし,右図のよ うにビーカーの水中に完全に入れたところ, ばねはかりは 1.96N を示した。 本の密度を1.00×103kg/m² 重力加速度の大きさを9.80m/s²とする。 (11) ガラス球が受けている浮力の大きさ F〔N〕 を求めよ。 (2) ガラス球の体積V[m²] を求めよ。 (3) (1) の浮力の反作用は何から何にはたらいているか。 ④ このときの台はかりに加わる力は何Nか。 03 -877- 庭が一様な物体を水(密度po [kg/m²]) に浮かべたところ、 物体の体 231+2 (1) ガラス球は, 下向きに重力, 上向き 4.P 0 に浮力とばねからの弾性力を受けて いるので,力のつりあいより 38 第4章 運動の法則 ここがポイント 82 水中にあるガラス球には、下向きに重力,上向きに浮力とばねはかりからの弾性力がはたらき、こ らがつりあっている。 1.96+F(0.400×9.80) = 0 よって F=3.92-1.96 1.96N (2) 浮力の式 「F=pVg」 と(1) の結果よ り 1.96 N 例題18.85 F 0.400×9.80N 40 F 1.96 V= pg (1.00×10) ×9.80 =2.00×10m² (3) 浮力は周囲の水からガラス球にはたらくので、 その反作用は、 ガラス球 から水にはたらいている。 (4) 水の入ったピーカーは、 下向きに浮力の反作用と重力 上向きに台はか りから垂直抗力 を受けているので、力のつりあいより N-F-6.86=0 よって N=F+6.86=1.96+6.86 = 8.82N 垂直抗力Nの反作用が, 台はかりに加わる力である。 よって 8.82N O 6.86 N ばねはかりが示す重 外力がばねを引く力の大 を表している。 その反作 ばねからの弾性力である。 2 台はかりの針が示す重 は、ビーカーが台はかりを に押している力の大きさを表 している。その反作用が 抗力である。

水平方向の計算、特に赤線を引いた部分がどうしてこんな計算になるのかわかりません。

書斜 を 行 を が を カ な は 7) 9) 3, 30% 例題2 図 1.18 (a) のように, 水平面から3 方向に綱でそりを引いた. そりと地面の間の静止 摩擦係数を0.25, そりと乗客の質量の和を60kg とすると、そりが動き始める直前の胸の張力 F CUKU の大きさは何kgw か. 解そりと乗客に作用する外力は,引き手の力 max F, 重力 W, 垂直抗力 N, 最大摩擦力Fma (Fmax=μN)である. 外力がつり合う条件から [図1.18 (b)] W=N 鉛直方向:W = N+Fsin30°=N+/1/2F 水平方向 : Fcos 30° (a) (b) :. N = W-F 2 Fmax F = CASTL N √3 F = Fmax = µN 2 0.5W √3+0.25 = 0.25×60kgw W =0.25w 25 (W-1/2F) 図 1.18 0.5W 1.73 +0.25 15kgw F イ 30° Fcos 30° = F'sin 30° √3F 2 N F Fmax F W

この二つの問題の解き方が分からないため教えていただきたいです。よろしくお願いします。

【問題1】 2つの点電荷q = +2.0 Cとq2 = +2.0 Cが2 m離れて固定 されている。外力によって点電荷q3 = -1.0 Cが無限遠か らg」と 92の中点へゆっくりと移動した。 このとき、外力 が行った仕事 Wを、四捨五入のうえ有効数字2桁で求めな さい。ただし、(4nte o) -1 = 8.99×10°Nm 2/C2を用いな さい。 W= (1) x10^ (2) [J] ※ 「10^x」は「10のx乗」 を表す。 91 1 m 1m 93 + 2 m 92