【途中計算】 何をどうしたらこの回答になるんですか？意味がわかりません。計算が合いません。

145 振動の周期Tは､ T=2π m k K また、静かにはなした位置が速さ0なので,単振動の上端の 位置となり つり合いの位置が加速度0なので,単振動の中 心の位置となる。したがって, 振幅 Aはその間の距離で表 mg k (4) 単振動では,力のつり合いの位置 (振動の中心) で速さが最 (4) 大となる。したがって, そのときのばねの自然の長さからのギー保 mgである。 k m =2π また, w= = されるので, A=' 伸びはx= 2π T V m k = で mg k m Umax=AW= g kvm k (5)単振動では,振動の端の位置で加速度の大きさが最大とな (5) る。したがって,そのときのばねの伸びは, x=0および 2mg x' k また,x=0の位置での運動方程式より, ma=mg ゆえに,加速度の大きさの最大値は,a=g ① mg sin 02 mg 解説 ② 弧度法の定義より よって、おもに 速さの最大値 vmax は, JC L ③復元 ④ 2π IC 0 = [rad〕 L L mg Ng したが @= 度の a 14

物理基礎　単振動 なぜこれは加速度がマイナスになるのでしょうか？

Step 2 解答編 p.74~79 月 139 単振動次の ]を埋めよ。 単振動は,一般に ① 運動する物体の正射影とし て表される。円の半径をA, 角速度をw, 時刻 0 のときの物体の位置をPとすると, 時刻におけるス クリーン上のx座標はx=② と表される。 時刻 t におけるスクリーン上の単振動の速度を 加速度を a αとすると,v=1 (3) a= ④ と表される。 α を x を用いて表すと, α= ⑤ であ る。また、 v=⑥ が正に最大になるとき, ⑦ となる。 単振動において とよぶ。 質量mの物体にF = - Kx (K は正の定数)と表される wを⑨ A ような いて,T= 11 と表される。 a= 光 スクリーン (1) この単振動の周期はいくらか。 (2) この単振動の振動数はいくらか。 Twt -A JP 0リ 物体は単振動する。 このときの周期T は, m, K を用 力がはたらくとき, センサー 41 43, 44 140 単振動 原点 (x=0) を中心にæ軸上を単振動をしている物体がある。この物体は, 時刻 t=0[3] のとき,原点をx軸の正の向きに最大の速さ 0.30m/sで通過した。また, x=0.10[m]の位置における加速度の大きさは0.40m/s² であった。 (1) この単振動の角振動数はいくらか。 (2) この単振動の振幅はいくらか。 (3) この単振動の変位xの式と速度の式を求めよ。 センサー 44 物理 基礎 物理 141 単振動の周期 質量 0.50kgの物体が単振動をしている。 この物体には、振動の 中心から0.10mの位置で,振動の中心に向かう向きに80Nの力がはたらいていた。 = 3.14 とする。 センサー 41,42 10 142 水平ばね振り子 ばね定数が50N/m の軽いばねの一端に,質量 2.0kgのおもり をつけた水平ばね振り子がある。 ばねの他端をなめらかな水平面上の一点に固定し、お もりを水平面上でつり合いの位置から 0.30m だけ引いてから、静かにはなすと, おも りは単振動した。 π = 3.14 とする。 (1) この単振動の振幅はいくらか。 (2) この単振動の周期はいくらか。 (3) この単振動の振動数はいくらか。 (4) おもりの速さの最大値はいくらか。 (5) おもりの加速度の最大値はいくらか。 センサー 42,43, 44

物理基礎【ばね振り子】 なぜここがマイナスになるのでしょうか？

動の式 2 p.85 wt=-w²r ーる。 36 10 例題 34 ばね振り子 軽いばねの一端を固定し、 他端に質量 0.10kgのおも りをつるすと, 自然の長さから 0.050m だけ伸びてつ り合った。このばねを自然の長さにしておもりを支え, 静かに手をはなした。 重力加速度の大きさを9.8m/s2, を3.14 とする。 ●センサー 41 つり合いの位置をx=0 に とり,任意の変位にお いて物体にはたらく合力が F=-Kxの形で表される 復元力なら, その物体は単 振動する｡ ●センサー 42 小さな振幅で往復するものは,たいてい単振動とみなせる。 ばね振り子の周期 m T=2π k 水平方向, 鉛直方向, 斜面 方向のいずれの振動でも同 じ式で表すことができる。 (1) このばねのばね定数k [N/m〕 はいくらか。 (2) つり合いの位置から 〔m〕 だけばねが伸びたとき, おもりにはたらく力の合力F[N] はいくらか。 ただし, 鉛直下向きを正とする。 また,このような力がはたらくときの運動の名称を答えよ。 (3) おもりの振動の周期 T〔s] と振幅A〔m〕 はいくらか。 (4)ばねが自然の長さから0.020m だけ伸びたとき, おもりの加速度の大きさ a [m/s2] はいくらか。 センサー 43 単振動の加速度αは,中心 (つり合いの位置) でα=0 両端で大きさが最大となり, a= ± Aw² (5) ばねが自然の長さから 0.050m だけ伸びたとき, おもりの速さv[m/s] はいく らか｡ ●センサー 44 単振動の速度では,中心 (つり合いの位置)で大きさ が最大となり, v=Aw 両端でv=0 第Ⅰ部 様々な運動 解答 (1) おもりにはたらく重力 と弾性力のつり合いより, 0.10×9.8-kx 0.050 = 0 したがって k=19.6=20[N/m〕 (2) F=0.10×9.8 - 19.6× (0.050+x) = -19.6 x 〔N〕 変位の大きさに比例し,変位と 逆向きにはたらく力を復元力と いう。 復元力がはたらくとき 物 体は単振動をする。 (3) T=2π 0.050m m k ≒2×3.14× 144 1510 3.14 7 0.050 m 自然の つり合いの 位置 0.050 m Step 2 名前 139 単振動次の 単振動は,一般に て表される。円の半 のときの物体の位置 クリーン上の座標 におけるスクリーン a とすると, v= る。 またェが正に Aを ⑧ ωを ような ⑩0]力が いて T = ①1 と 弾性力 k×0.050 〔N〕 10.10 19.6 V = 0.448... 0.45 〔s〕 振幅は単振動の中心と端の間の距離で表されるので、 A = 0.050〔m〕 (4) このとき,r=-0.030[m] である。 ---- 自然の長さ 原 必解 140 単振動 時刻 t=0[s] のと x=0.10〔m〕 の位置 (1) この単振動の (2) この単振動の (3) この単振動の つり合いの位置 重力 0.10×9.8N ・弾性力 k (0.050+x) (N) 自然の長さ つり合いの位置 →解 重力 0.10×9.8N 2π また, w = - =14〔rad/s] T したがって,a=|-ωより a=|-142×(-0.030)|=5.88=5.9〔m/s']| (5) 力のつり合いの位置では, 速さは最大になっており、 別解力学的エネルギー保存の法則で求めることもできる。 v=Awで表される。 したがって, v=0.050×14=0.70[m/s] 141 単振動の周 中心から0.10 m 3.14 とする (1) この単振動 (2) この単振動 142 水平ばね をつけた水平 もりを水平面 りは単振動し (1) この単振 (2) この単振 (3) この単 (4) おもりの (5) おもりの 140 142

この問題のイなんですが私は張力の方を分解して考えてしまいました。答えは重力を分解していました。どういう時に張力を分解し、どういう時に重力を分解するのかわかりません。教えてください

77. 単振り子 次の文の に入る適切な式、語句を答えよ。 図のように、糸の長さがし、おもりの質量がmの単振り子が 10 ある。いま、糸は,鉛直線 00′ から小さな角0だけ傾いている。 このとき,おもりが受けている力は、(ア)と糸の張力であ る。重力加速度の大きさをg 角0の増加する向きを正にとる と,運動方向の力の成分Fは,F=(イ)である。角0は十 分に小さいので,円弧Oの長さをxとすると, sin と みなすことができ,近似的にF(ウ)となる。これは単振 動を表す式である。 一方,質量mの質点が, 角振動数ωで単振動をしているとき 変位をxとすると,復元力 F は,F=(エ)である。単振動 の周期Tと角振動数ωの関係は,T= (オ)と表される。この れから, 単振り子の周期Tを求めると,T= (カ)となる。 HE 090 14 m O' P 例題16 OF LAUSUS$T JAMINE (2) (3) (4

(3)が理解できないです🙇🏻‍♀️💦

P ロス 基本例題 45 横波の伝わり方 図は,x軸上に張られたひもの1点Oが 単振動を始めて, 0.40s 後の波形である。 MONA (1) 振幅,波長, 振動数, 波の速さはそれ ぞれいくらか。 H-0.20 (2) 図のO, a,b,c の媒質の速度の向き 17 はどちらか。 速さが0の場合は 「速さ」 と答えよ。 (3) 図の時刻から, 0.20s 後の波形を図中に示せ。 指針 (1) 周期は,波が1波長の距離を 進む時間から 0.40s である。 振幅, 波長をグラ フから読み取り,振動数,波の速さを求める。 (2) 横波では, 媒質の振動方向は波の進む向き に垂直であり、媒質はy方向に振動している。 (3) 波は1周期の間に1波長の距離を進む。 解説 (1) グラフから読み取る。 振幅 : A = 0.20m, 波長 : 入=4.0m 振動数、波の速さは, 振動数 : f=1 0.40 波の速さ : v=Sd=2.5×4.0=10m/s (2) aとcは振動の端なので速さが0である。 0とbの向きは, 微小時間後の波形を描いて調 べる｡ 0: 上,b:下,aとc: 速さ 0 = 2.5Hz 基本例題46 縦波の横波表示 y[m〕↑ 0.20 C VA 12.0 4.0 a y〔m〕↑ 0.20 D a 2.0 0 - 0.20 →基本問題 337,338,339 KDX 2.0 6.0 微小時間後 -0.20 (3) 周期が 0.40s なので, 0.20s 間で波は図の状 態から半波長分を進む。 y〔m〕↑ 0.20 8.0 x (m) 4.0 6.0 8.0 x (m) Drop 4.0 6.0 8.0 x (m) Point 媒質の速度の向きを調べるには,微小 時間後の波形を描くとよい。 日本昭曜 241 212

見づらくて申し訳ありません。 単振動ですが、赤四角で自分が囲ったところ、⑶ですが、答えが解答解説と違うのですが、その解説をお願いしたいです！

基本例題 31 鉛直ばね振り子 自然の長さの軽いばねの一端を天井に固定し, 他端に質量mの 小球をつるすと, ばねがαの長さだけ伸びて静止した。 ここで, 小 球を鉛直方向にもち上げ, ばねの長さが1となるようにして急に手 をはなすと,小球は単振動をした。 重力加速度の大きさをgとする。 次の各問に答えよ。 (1) 天井から振動の中心までの距離を求めよ。 (2) 単振動の振幅はいくらか。 (3) 単振動の周期はいくらか。 (4) 振動の中心を通過するとき, 小球の速さはいくらか。 基本問題 222, 228 00000000

ローレンツ力って、電流が受ける力の向きと、荷電粒子が受ける力の向きがありますが、それぞれって同じフレミングの左手で求めて大丈夫なんですか？ って言うのも、写真の問題について、ローレンツ力は、正の荷電粒子が受ける力の向きという考えを念頭において考えると、電流は左向き、磁束は奥... 続きを読む

l C B 1 1 I I 1 OK 1 ひ →P 0→ 4 4 If Q 電子が右に動いた 左向きに電流が流れた a フレミング左手の法則より ローレンツカfは上向き。 (Ⅰの向きに注意!) 電流の向きと 電子の動く向きは逆!

解説お願いします

第1問 ある物体が直線に沿って x = 4.0 cos (16mt + 1) で単振動している.た X 64 だし,時間の単位は s, 角度の単位は rad, 長さの単 位はmである. (1) 振幅Aを求めよ. (2) 角振動数ωを求めよ. (3) 初期位相を求めよ. (4) 周期T を求めよ. (5) 振動数f を求めよ.

電磁気学のローレンツ力(電子の運動)問題になります。 赤のマークで運動方程式が示される理由と、複素数を用いた連立微分方程式が分かりません。教えていただけると嬉しいです

82 一電磁場中での運動 (複素数による解法) - 電場E (ax, ay, 0) (a>0)の場の中で電子が引力を受けて ry- している。これに外部から磁束密度B = (0, 0, B) の磁場をかけたとき、振動が つに分離することを示せ､ 【ヒント] 位置座標x,yに対し, 複素数z=x+iy を使え. 【解答】 電子の質量をm、電荷を−e とすると運動方程式は mx=-eax-ey Bo my=eay+exBo となる、磁場がかからないとき、電子は角周波数wo =√ea/mの単振動をしている の連立微分方程式を解くとき, z=x+iyの複素数を使うと NOT mz-ieBoz+eaz=0 が得られる、この微分方程式の特性方程式はmi-ie Boi tea=0 である. は λ = iwt, eBo ±√e²B+4mea 2 m W+ となる.したがって、 基本解は二つの振動モード (4, _ によって N x = Ricos wt + R2 cos w_t { y= Risinwt + R2 sin w_t と表わされる. 二つの振動の分離幅は+>0,w_<0 より w+ −|w_|=- z=x+iy=Reiott + Rzeiw-t→ 2 www. eBo m となる. 電子の運動はw+, W_ の合成運動となる.

(4)でa=-Aw^2sinwtと、-w^2xがあるとおもうのですが、どっちにも当てはめられるのに、-w^2xじゃないと、だめですか

110章 力学Ⅱ 基本例題 30 単振動の式 図のように,質量 1.0kgの物体が,原点Oを中心と して,x軸上で振幅5.0mの単振動をしている。 x=3.0mの点Pにあるとき、物体は12Nの力を受け -0.50 0 ているとする。 指針 単振動の基本式を用いて計算する。 (1) 運動方程式F=mw'xから角振動数ωを 求め, T=2π/ωから周期を計算する。 (2)(3) x=Asinwt を用いて sinwt を求め, coswt を計算し, 速さを示す式v=Awcoswt から算出する。 また、振動の中心では速さが最 大になる。 おける速度、加 4) (5) a-ω'xを用いる。 加速度の大きさが 最大となるのは,振動の両端である。 解説 (1) 運動方程式F=-mw'xに, 点Pでの値を代入すると, -12=-1.0ײ×3.0 w=4.0 w=2.0rad/s 周期は, 2π T= W ○ 変位 x を表す式 x = Asinwt から, 3.0 = 5.0 sinwt xx (1) 単振動の角振動数と周期を求めよ。 (2) 物体が点Pにあるとき,その速さはいくらか。公ずつぼつが① (3) 振動の中心を通過するとき,物体の速さはいくらか (4) 物体がx=-0.50mの点Qにあるとき, 加速度はいくらか。 I 20 (5) 物体の加速度の大きさの最大値はいくらか。 本例題31 2π 2.0 == 3.14 sinwt 3 5 JESC 3.1s 基本問題 217,218,219 ばね振り子 Q 12N V=Awcasit にもっていく 3.0cm Goog 4 sin'wt+cos'wt=1から, coswt=± 点Pでの速さは, v=|Awcoswt|= 5.0×2.0× <=8 -=8.0m/s 5 (3) 振動の中心では,物体の速さが最大になる v=Aw=5.0×2.0=10m/s (4) 加速度と変位の関係式 α=-ω'x を用い a=-2.02×(-0.50)=2.0m/s2 と、 5 右向きに 2.0r (5) 振動の両端で加速度の大きさが最大とな a=Aw²=5.0×(2.0)²=20m/s2 Q Point 単振動の特徴 単振動において,振動の中心では, 速さが 加速度および復元力の大きさが0となる。 振動の両端では,速さが0. 加速度および 力の大きさが最大となる。