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物理 高校生

名門の森32番の(5)番で質問があるのですが、 最後の三角関数の式は(2/d√k/m cos√k/m(t-π√m/k)はどのように式変形すれば答えに書いてあるようになるのですか? 教えてください。

96 力学 ECHURE (1) Aの座標を と表されるの 32 単振動 ばね定数kの軽いばねを滑 らかな水平面上に置き, 右端 に質量mの小物体Aを付け。 左端を固定する。ばねの方向 にx軸をとり,ばねが自然長 のときのAの位置をx=0 と する。そして、質量3mの物 体BをAに押しつけて, ばね を自然長からdだけ縮めた後。 静かに放す。 (1) 動き始めてからしばらくの間は, AがBを押しながら運動する。 このときAがBを押す力の大きさNをAの位置:の関数として表せ。 (2) AとBが離れるときのAの位置:および, 離れた後のBの速さ u を求めよ。 (3) 動き始めてからAとBが離れるまでの時間 toはいくらか。 (4)Bを放したときを時刻=Qとして, Aの位置xの時間変化を表 すグラフを上の図に描け。 0mmm LAS 0 AはBから」 えて、Aの道 d A: m この式は ばねが自然 性力が左向 一方,F 2。 Sto 0.2カ (2) BがA つまり ばねが縮 然長を超 なお、 の上で 自然 カた(5) t2(to)での Aの速度ムを時刻tの関数として m, k, dを用いて 一体と 時 じゃない 表せ。\まではACBO年院)(山口大+東京学芸大) Level(1)~(3) ★ (4) ★ (5) ★★ (3) 離 Base ばね振り子 (x= Point & Hint O O なる (1)作用·反作用と, xが負の値であるこ とに注意して, 運動方程式を立てる。 (2) 離れるときに注目すべき量は… ? (4) 2つの量を求める必要がある。 (5) 単振動の時間変化は sin ot や cos.ot を用いて表すことができる(位置速度。 加速度,力について)。 周期 m T= 2π\ R m 振動中心は力の 0 O つり合い位置 ※ばねの力のほかに一定の力 と が加わっても周期は不変。 た レ……… F00m-

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物理 高校生

(2)、(3)を教えてください

26 ばね付きピストン ( 2000 同志社大) 以下の問い(1), (3), (4), (5), (6)の答えとして適当な式を記せ。また, (2)の答えを図2の(ア)~ (カ)から選べ。 図1に示すように, 定積モル比熱Cyの理想気体nモルが, シリンダーとピストンによって 封入されている。シリンダーとピストンの断面積はSで、これらはばねでつながれている。ば ねはフックの法則にしたがい, ばね定数は温度によらず一定である。また, シリンダー内には ヒーターが設けられており, シリンダーおよびピストンは断熱材で作られている。はじめ,シ リンダー内の気体の圧力は大気圧に等しく,体積は V。, 温度はT。で, ばねは自然長であった。 気体を加熱したところ温度はT, に達し, ピストンの移動によって体積は V」 になった。気体定 数をRとし,大気圧を Vo, T。などにより表して, 以下の問いに答えよ。なお, シリンダーと ピストンの間の摩擦はないものとする。 Aにいて、 (1)加熱後の気体の圧力はいくらか。 (2)(体積が V。から V, になるまでの圧力の変化を, 横軸に体積1V, 縦軸に圧力pをとったグ ラフに示すとき, その概形は図2に示す(ア)~(カ)のうちどれか。 (3)ばね定数はいくらか。 (4)ばねの弾性力による位置エネルギーの増加はいくらか。 (5) 気体のした仕事はいくらか。 (6) 気体に加えられた熱量と気体のした仕事の差はいくらか。 p4 (ア) ばね (イ) 000000000000 (ウ) (エ) (オ) ヒーター (カ) 図1 V V 0 V。 図2 大気圧

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物理 大学生・専門学校生・社会人

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H o回 問題G 単振動 バネ定数kのバネがあり、水平に置かれている.片端は壁に固定されている.もう片端には質量mの 小球が取り付けられている. バネを伸びる方向にx軸をとり, バネが自然長であるときに小球の位置を 原点とする。小球を手で距離Lだけ引っ張りバネを伸ばした状態からゆっくり手を離すと、小球は単振 動をする。摩擦や空気抵抗は無いものとして, 以下の間に答えなさい。 (1) バネにつながれた小球が位置xにあるとき、 小球にはたらくカFを,符号を含めて表しなさい.) (2) 小球の運動方程式を書きなさい。 (3) 小球の振動の周期 T、振動数,, 角振動数 のを書きなさい。 (4) 小球の振動の振幅を 4, 初期位相を po として, 時刻 tにおける小球の位置xを,三角関数(cos) を 用いて表しなさい.角振動数はのをつかいなさい。 (5)(4)の結果を用いて、時刻 tにおける小球の速度ひを求めなさい。 (6) 時刻た0 でx=0 であったとする. この時の小球の速度の大きさ voを力学的エネルギー保存則から求 めなさい。 (7)(6)で得られた結果から初期条件(t=0 でx=0, ひ = vo) を用いて, 振幅Aと初期位相 po を求めなさ い。ただし,voには(6)で求めた値を使うこと.

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