仕事と力学的エネルギーです。この2枚目のやり方でやる方法が理解できません。変化がなぜ2分の1kx^2になるのでしょうか？どなたか教えていただきたいですm(_ _)m

リードC] 第6章■仕事と刀学的エネルギ m 113 仕事 あらい水平面上に質量mの物体を置き, 壁との間をばね定数んのばねでつないだ。 ばねが自然の長 さの状態から,手で水平に物体に力を加え, ばねの伸びが になるまでゆっくりと引き伸ばした。 手によってなされた仕事Wはいくらか。面と 物体の間の動摩擦係数をμ'′, 重力加速度の大きさを」とする。 [センター試験 改]

物理重要問題集2024 大問71番の（3）なのですが、シャルルの法則は、初期状態と状態2で一定ではないのですか。

必解 71. 〈気体の状態変化と熱効率〉 熱機関を利用して上昇, 下降するエレベータの 熱効率を求めよう。 図1のように大気中で鉛直に 立てられている底面積S〔m²〕 の円柱形のシリン ダーに質量 Mo〔kg〕のなめらかに動くピストンが ついており,中に単原子分子理想気体が封じこめ られている。 図1のようにピストンの可動範囲は ho〔m〕からん 〔m〕 までである。 重力加速度の大き さを g〔m/s2] とする。 物体 M [kg] ピストン Mo〔kg]- h [m] ho[m] 初期状態 単原子分子 理想気体 状態 2 図1 初期状態は,気体の温度が外部の温度と同じ To [K], 気体の圧力』が大気圧と同じPo〔Pa〕, ピストンの高さがん。 〔m〕である。まず、ピ ストンの上に質量 M[kg] の物体を乗せ、シリンダー内の気体に熱を与える。 しばらく静止 し続けた後, ピストンが動きだした。 この動きだしたときの状態を状態1とよぶ。 さらに熱し続けるとゆっくりとピストンは上昇し,高さがん 〔m〕 に達した。 このときの状 態を状態2とよぶ。状態2になった瞬間に物体をピストンから降ろすとともに熱を与えるの をやめた。ピストンはしばらく静止し続けたが,やがてゆっくりと下降し,高さがん [m] となったところで静止した。 さらに時間がたつとシリンダー内の気体の温度がT [K] にな ったところで初期状態にもどり、この熱機関はサイクルをなす。 (1)状態1のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 [Pa] (2) 初期状態から状態までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (3)状態2のシリンダー内の気体の温度を求めよ。 (4) 状態1から状態2までに気体に与えられた熱量を求めよ。 (5) 気体の体積をVとするとき,このサイクルのV図を図2にかけ。 (6) このサイクルで熱機関が外にした仕事を求めよ。 (7) このサイクルの熱効率を求めよ。 0 V[m³] 図2 (8)M=2Mo, Mo= PoS =2h の場合の熱効率の値を求めよ。 [12 弘前大〕

Wacって 緑で合ってますか？

の公式より、T=2 m √ ka • TB =1倍 T=√2k-1 10% TA VRD =2 となる。 ka 7B とすると, ばね振り子の周期 T=221 2m である。以上より, の答 2 電体は正者 西原休日は漁電西なので、いずれも 4C につくる電場の向きはAからBの向きである。AとBの電気 量の大きさQが等しく, AOBOの距離もRで等しい。 した って, AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ Ex, Eaは 等しく, 点電荷による電場の公式より,Ex=E kQ R2 となる。 以上より, AとBが点0につくる電場は,それぞれの電場を合 成して, AからBの向きへ強さ 2kQとなる。 R2 ばね振り子の周 T-2 また,一様な電場から A には左向きに, B には右向きに静電気 力がはたらくことになる。 よって, 一様な電場をかけた直後、リ ングは反時計回りに回転しはじめた。 +Q 一様な電場から 受ける静電気力 +Q リング A 回転をはじめる方向 T: ばね定 質量 点電荷によ 電気量 いる点の電 E=k R: 電場の 遠ざかる く向き。 EA EB 一様な電場 B. B Q -Q 一様な電場から 6 受ける静電気力 2の答 ① 3の答③ 問3 過程1から過程3の状態変化を圧力と体積の関係を表すグラ フに書き換えると,次図のようになる。 状態AとBは同じ温度 なので,それらの温度で決まる等温曲線上にあり,状態CとD も同じ温度なので、それらの温度で決まる等温曲線上にある。 こ こで,圧力と体積の関係を表すグラフの面積は,気体が外部にし た仕事の大きさを表す。 したがって, 気体が外部にする仕事の大 小関係は,グラフの面積を比較すればよい。 次図より,それぞれ の過程で気体が外部にする仕事の大小関係は, Wac<WAB<WAD - 103 -

名問の森の質問です。 下の問題の(1)と(2)のcが全開の場合と、(3)のcがごくわずかに空いている場合の違いはなんですか？

164 熱 57 熱力学 図1のように、両側にピストン D, Eがついている円筒を, 熱をよ く通す壁Sで2つの部分A, B に 分ける。 円筒とピストンは断熱材 でできている。 Sには弁Cがつい ている。ピストンEをSに押しつ けてCを閉じ, Aの体積Vの部 分に絶対温度 Tの単原子分子の 理想気体n モルを入れておく。 以 下のどの間においても,この状態 から始めるものとする。 気体の比 熱比を 気体定数をRとする。 (1) Dを固定して, Bの体積がV になるまでEを引いて固定して ASB V, T D 図 1 A B V V 図2 A V-AV B 図3 E から,Cを全開にする。 平衡状態(図2)の気体の温度はいくらか。 (2)Dを固定し,Cを全開にしてから,Bの体積がVになるまでEを ゆっくり動かす。 終りの状態(図2)の気体の圧力と温度を求めよ。 (3)Bの体積が V になるまでE を引いて固定する。 Cをごくわずか に開けると同時に, Aの圧力が初めの圧力と等しい値に保たれるよ うにDを押してゆく。 その結果, Aの体積がV-AV になったとこ ろでBの圧力がAの圧力と等しくなった(図3)。この間に気体に なされた仕事を⊿Vを用いて表せ。 また, 終りの状態の気体の温度 (早稲田大) と⊿Vを求め, それぞれTVで表せ。

仮にC点にマイナスの電荷を置いた場合、十分時間が経過したあとマイナスの電荷は無限遠に行きますか？

102 図のように,2つの正の点電荷 Q[C] をそれぞれ点A(0, d), B(0, -d) に置 いて固定した。 クーロンの法則の比例定数 をk [N·m²/C2] とする。 Ay [m] Q⚫A(0, d) (1) 原点Oおよび点Cでの電場 (電界) の 強さはそれぞれいくらか。 C(d, 0) 〔m〕 Q.B(0, -d) (2)原点Oおよび点Cの電位 Vo, Vc は それぞれいくらか。 ただし, 電位の基準 は無限遠点とする。 (3)C(d, 0) 正電荷g〔C〕,質量 m〔kg〕の点電荷Pを置くとき,P が受ける静電気力の大きさはいくらか。 また、その向きを答えよ。 (4)Pを点C(d, 0)から原点0まで静かに運ぶのに要する仕事 W, は

(3)の運動エネルギーの総和の問題で、なぜ2枚目のように解いてはいけないのですか。A,B,C,D全て同じ速さだと思うのですが...

必解 30. <あらい板上の物体の運動〉 物体 D (2m) 物体A(2m) 物体B(3m) 机 物体 C (m) 図のように, 水平な机の上に直方体の物体Aを置 その上に直方体の物体Bをのせる。 Bには物体 Cが, Aには物体Dが,それぞれ糸でつながれてお り,CとDは, 机の両側にある定滑車を通して鉛直 につり下げられている。 A, B, C, Dの質量は,そ れぞれ, 2m〔kg〕, 3m[kg], m 〔kg〕, 2m [kg] であ る。机とAの間の摩擦はないが, AとBとの間には摩擦力がはたらく。 初めにAとBを手で 固定してすべてを静止させておき, 静かに手をはなして運動のようすを観測する。 運動は紙 面内に限られるものとし, また観測中にBがAから落ちることや, Aが机から落ちることは ないものとする。滑車はなめらかで軽く, 糸は軽くて伸び縮みせず、たるむことはないもの とする。空気抵抗は無視し, 重力加速度の大きさをg 〔m/s'] として次の問いに答えよ。 BはA上をすべらずに,Aといっしょになって机の上を左へ運動する場合について考える。 (1) このときのAの加速度の大きさを求めよ。 (2)このときのAとBの間にはたらく摩擦力の大きさを求めよ。 (3)Dがん 〔m〕だけ落下したときの, A, B, C, D の運動エネルギーの総和を求めよ。 次に,Bは机の上の同じ場所に静止したままで, Aが左に運動する場合を考える。 (4) この場合の, AとBの間の動摩擦係数を求めよ。 (5)Dがんだけ落下したときの, A, B, C,D の運動エネルギーの総和を求めよ。 最後に,Aは左へ運動しBが右へ運動する場合を考える。ただし、このときのAとBの間 の動摩擦係数を1/3として、次の問いに答えよ。

問題の解説、お願いします！ 3番の③が分かりません。答えが増加しないのところです。解説も読みましたが、分からないので詳しい解説をしていただけませんか？

方式 P MAR 丁駅 ーケーブル またら 08.1 方式Q モーター MER GOOD |丁駅 DOOD モーター 車両 C 車両と車両Cをつなぐ 1本のケーブル -車両 B

物理です。 問2についてです。 2枚目が解答ですが、×2している理由が分かりません。

15. 固定した2本のばねの間に付けてつり下げた小球 10分 自然の長さ, ばね定 数kの2つの軽いばねを,質量mの小球の上下に取り付けた。下側のばねの端を床 に取り付け、上側のばねの端を手で引き上げた。重力加速度の大きさを g とする。 問1 図1のように, ばねの長さの合計を21にして小球を静止させた。小球の床か らの高さんを表す式として正しいものを、下の①~⑤のうちから1つ選べ。ただ し、2つのばねと小球は同一鉛直線上にあるものとする。 ① 1-mg 21 Il l l l l l l l l ②l- 2k mg k ③1- 3mg 2k 2mg_ 5mg 4 1- ⑤ Z- k 2k 問2 次に,図2のように, 床から測った小球の高さが1になるまで, ばねの上端を ゆっくり引き上げた。 このときのばねの長さの合計」と, 高さんから1まで小球を 引き上げる間に手がした仕事 W を表す式の組合せとして正しいものを、下の①~ ⑥のうちから1つ選べ。 図 1 W y A k ① mg+20 mg(1-h)+1/2 (y-1-k(21-h)" 2k ② mg +21 2k ③ mg_ +21 2k ④ mg +21 k ⑤ mg+20 mg(1-h)+k(y-212-k (1-h)^ k mg(1-h)+(y-21)² —k(1− h)² 2 k mg(1-h)+(y-1)²—k(21—h)² 2 mg(l—h)+k(y−21)² — k(1− h)² llllllllll k ⑥ mg_ +21 2 mg(1-h)+1/2 (y-21) -k (1-h)" [2015 本試〕 図2 k NERELL 1 1

至急お願いします！

次の1~5の日本文の意味を表すように、 語を補いなさい。 )内の語(句)を使って、下線部分に適切な英 1. 彼女は給油するためにガソリンスタンドに立ち寄った。 (car, fill up) 《英語》She stopped 2. 私は日本に私の服を送るための箱を探している。 (clothes, box, Japan, send) 《英語》I am looking for 3.彼はファイナンシャルプランナーになるために勉強している。 (become, financial, study) 《英語》 He is 4. 彼女は子供に料理を教えることのできる場所を借ります。 (cooking, kids, place, teach) 《英語》 She rents 5. キャシーは彼に仕事を引き継いでもらいたがっていた。 (business, take over) 《英語》 Cathy wanted at a gas station. planner. Ⅱ 次の英文を読んで、 下記のペアワークやグループワークに取り組みましょう。 ◎ CD 70 DL 70 A good work-life balance enables us to divide our energy between our home and work priorities. It also enables us to reduce stress and anxiety both at work and at home. In an effort to strike an optimum work-life balance, I struggle to find anything like a balance between work and doing something for myself at all. I want to travel to places in Asia to diversify my life. I hope to stay physically and mentally fit. I hope that my life will not always be as busy as it is right now. Notes 1. enable O to do 「○が…することを可能にする」 2. divide ○ ○ を分ける」 3. priority 「優先事項」 4. reduce 「○ を減らす」 5. optimum 「最適な」 6. struggle to do 「･･･ しようと努力する」 7. at all 「とにかく」 8. diversify ○ ○ に厚みを持たせる」 9. stay C 「Cのままでいる」 Pair/Group Work ペアまたはグループになって質問をしたり、答えたりしましょう。

この問題がわからないので教えてほしいです。

図のような滑らかな斜面がある. B点はA点より 1.0m高い. C点はA点より 1.0m低い. E点はA点と同じ高 さである.左側から滑ってきた質量 2.0kgの物体Iは,速さ 7.0m/sでA点を通過した後, B点, C点, D点を 超えていった.その後, E点を過ぎた物体は,静止した質量 10kgの物体II と衝突して止まった.衝突後,物体 IIは右向きに動いていった. A点の高さを地面の高さとし, 以下の問題に答えよ. 物体I A B (1)物体IがA点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. (2) 物体IがB点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. (3) 物体IがB点に達するまでに重力のした仕事はいくらか. (4) 物体IC点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. (5) 物体IE点を通過した時点で持つ力学的エネルギーはいくらか. D E 物体ⅡI 00000000 (6) 物体 D点を超えたときの速度がほとんどゼロだったとする. D点の高さはいくらくらいか. (7) 物体Ⅰと物体II が衝突した後, 物体 II の速さはいくらになるか. (8) この衝突のはね返り係数はいくらか.