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物理 高校生

物理の荷電粒子の問題です。 黄色マーカーで引いたところが分かりません。 「y軸に垂直な平面内に正射影すると等速円運動になる」とはどういうことでしょうか? また式変形でも、どこから「n-1」が出てきたのでしょうか?

る。質量m, 電気量g (g>0)の荷電粒子Pを, 原点Oからxy平面内でx軸の正の 図3のように,y軸の負の向きに磁束密度の大きさB の一様な磁場がかけられてい 向きと角度をなす向きに速さで打ち出したところ, Pはy軸上の位置 (0, L) の点 Qを通過した。 B L. 荷電粒子 P y O 点Q usin 0 → naso 図3 700 → x 問7 荷電粒子Pの運動をy軸方向から見ると, 等速円運動しているように見える。 この等速円運動の半径と周期を求めよ。答のみでなく、 途中の式・説明も示せ。 -41- 問8 磁束密度の大きさをBからわずかに小さくし, 原点Oから荷電粒子Pを図3の 場合と同じ速さ、同じ角度の初速度で打ち出す。さらに磁束密度の大きさをわ ずかに小さくして、荷電粒子P を同様に打ち出す。 このような操作を繰り返して いく。このとき、荷電粒子Pは点Qをいったん通過しなくなったが, 磁束密度の 大きさを2Bにまで小さくして打ち出したとき,Pは再び点 Q を通過するように なった。 Lをm, g, v, B, 0 を用いて表せ。

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物理 高校生

物理、単振動の問題です。 解説の (3)K=2k (4)U最大=2×1/2ka² の「2×」 (5)2×1/2kx²+1/2mv²=ka² の「2×」 の意味が分かりません 物理 単振動 ばね

必解や52.(2本のばねによる単振動〉 図のように,なめらかな水平面上に質量 m の物体Pが同 じばね定数kをもった2つのばね A, Bとばねが自然の長さ にある状態でつながっている。水平面上右向きにx軸をとり, このときの物体Pの位置を×座標の原点0とする。物体PをばねAのほうへ原点Oよりaだ けずらしてからはなす。このとき物体Pは単振動する。単振動は等速円運動のx軸上への正 射影の運動であるといえる。時刻 t=0 において, 物体Pはちょうど×座標の原点Oを正の 向きに向かって通過した。ばねの質量はないものとして, 次の問いに答えよ。 (1)任意の時刻tにおける物体Pの位置xおよび速度かを,等速円運動の角速度ωを用いて A B 00000 p m 表せ。 (2)任意の時刻tにおいて物体Pが位置xにあるときの加速度 αを,ωとxを用いて表せ。 また,2つのばねAとBから受ける力Fを,kとxを用いて表せ。 (3) 物体Pが x=a に達してから,初めて原点Oを通過するまでの時間 to と,初めて x= 2 -aを通過するまでの時間tを,kとmを用いて表せ。 (4)物体Pの運動エネルギーKの最大値とそのときの位置,およびはばねの弾性力による物体 Pの位置エネルギーUの最大値とそのときの位置を表せ。ただし,wやTを用いないこと。 (5) 物体Pが単振動しているときの速度と位置×の関係を求め,vを縦軸に,xを横軸にと ってグラフに示せ。このとき座標軸との交点を,a, kおよび mを用いて表せ。また、物 体Pが時間とともに図上をたどる向きを矢印で表せ。 【香川大 改)

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数学 高校生

一対一対応の数学の質問です! ?の下線部の部分がなぜそうなるか分からないので教えて下さい! 

9 球面と直線 jであり、Pとい 座標空間の3点0(0, 0, 0), A(1, 1, 1), P(1, 1, a)を考える。 である。 コの場合である。 の距離は (近大 ただ1つの共有点を持つ)のは,(a, r)= コ 球面と直線が接する 接点は「OA上でPにもっとも近い点Q」であり, 半径rは PQの長さになる ここでは PQPを計算してQの座標と半径を求めるが, OALPQに着目して 求めてもよい(OQ は OP の OAへの正射影ベクトルである.公式を覚えて いる人は使ってもよい)。 球面と座標軸が接する場合の接点の座標は計算せずに求められる.解答のよ うに,図形的に考えよう。 点Pを中心とする球面Sと直線OA が接するとき。 ■解答 (1)Qは直線OA上の点なので OQ=1OA (tは実数)と表せる.このとき。 IPQP=10Q- OP/P=11OA-OP/P=?1OAP-210A-OF +IOF |P =3t2-2(2+a)t+(2+a°) tOA A Q (2+a)? +(2+α)=3(1-25)+ tを求めたいので, tの次数にと 整理するのがよい。. tOA-G の成分を書くのは損。 2+a 1-リ-(24)-3(1-24a)+ 20-4d+2 3 =3| t- のとき最小になる。. OQ=t0A のェ成分はtだから, 3 2+a PQ はt= 2a-4a+2 (2(a-1) 12 2+a で, PQ= 3 -la-1| Qのェ座標は V3 3 P'はPの真下(or 真上)の点 3 図2 (2)Pを中心とする球がェ軸, 軸に接するから, zy平面での 断面は図2になる。. よって, 接 点はH(1, 0, 0), I(0, 1, 0) となり,パについて PQ?=PH°(=PI2) 図1 P P H ロ H 2a°-4a+2 0| H : α'+4a+1=0 . a=-2±V3 3 全PH= -1 121a-11= 12 /3 答えは(a, r)=(-2+/3, 16-/2), (-2-/3, /6+/2) (1)よりr= V3 V2 (3千/3)=/6 千/2 だから 白複号同順 1-3±131=5 -a 09 演習題 (解答は p.50) リ2空間に点C(0, 2, 2) を中心とする球面 z?+(y-2)2+(z-2)?=1 と点 A (0, 0, 3) がある. 球面上の点Pと点Aとを通る直線がzy平面と交わるとき,その父 点をQ(a, b, 0) とする. 1)点Cを通る直線が直線 AQ と垂直に交わるとき AH=kAQ を描力 2の

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