物理の力学の問題について質問です。 過去問を解きたいのですが全く答えが分からないため、解いて頂けないでしょうか？

物理学 ⅡⅠ 期末試験 問題用紙も回収します。 選択式の問題は、正しい選択肢を記号で記すこと。 記述式の 問題は､解答だけではなく、 解答に至る考え方も書くこと。 ベクトルはそれとわかる よう書くこと. ① 質量mの質点の位置ベクトルを、運動方程式を Fとする｡ (1) 質点の原点のまわりの回転の運動方程式を導出せよ。 (2) 外力Fが中心力のとき、 角運動量が保存することを示せ。 (3) 質点が (x,y) 平面内を運動する場合、 原点のまわりの角運動量を極座標 (r, Φ) を用いて表せ。 2② 軽い針金でできた一辺lの立方体の枠がある。 1つの頂点に糸をつけ、隣接す 頂点P1, P2, P3 にそれぞれ質量 mi, m2, m3 のおもりをつけて吊り下げたとこ ろ、静止した。 重力加速度ベクトルをg とし、 OP = r. (i=1,2,3) とおく。 7₁ g↓ (1) 系の重心 (質量中心) Gの位置ベクトルrc をri を用いて表せ。 (2) 重力は重心Gに働くとしてよいことを示せ。 (3) 糸の張力の大きさを求めよ。 (4) 重心G と支点は鉛直線上に並ぶことを示せ。 (5) OP が回転軸のときの慣性モーメントI を求めよ。 (6) P1P が回転軸のときの慣性モーメントⅠ'を求め よ。 3 固定軸のまわりで回転する剛体を考える。 剛体の質量をM,重心GとOとの距離をん, 剛体 の軸Oのまわりの慣性モーメントをIとする。 図 のようにx,y,z軸を取り、 剛体の運動を偏角めで 表す。 重力加速度をg とする。 x P3 Ø R 2₂ G Mg P2 P1 (1) 回転の方程式として正しいものを選べ。 do (a) IapzMgh cos o (b) latMghsin o (c) IamMgh cos o (d) apzMgh sino (2) 運動は微小振動であるとする。 周期Tとして正しいものを選べ。 Mgh (a) 2 I I 9 (b) 2 Mgh 2ヶ (c) 21 (d) 2π√√ h 9 (3) 運動は微小振動であるとする。 初期条件として、角度だけ持ち上げて静か に離した。このときの重心の運動として正しいものを選べ。 但し以下では、 は微小振動の角振動数を表す。 (a) r(t) = hoo cos(ft), y(t) = h (c) π(t)=hdo sin (St), y(t)=h (e) x(t)=hdocos (ft), y(t)=hdo sin(St) (b) x(t)=h, y(t)=hdocos (nt) (d) π(t)=h, y(t) hdo sin (St) = (4) 前間の重心運動に対応した回転軸Oに働く抗力 R = Rzex + Ryey として正 しいものを選べ。 (a) R=-Mg, Ry=MhQdocos (t) (b) R=0, Ry=MhΩ2 do sin (nt) (c) R-Mg, Ry=0 (d) R=MhQ2 do cos (St), Ry=MhΩ do sin (Qt) (5) 安定に静止した状態で、 剛体に角速度ω を与えた。 この場合の力学的エネ ルギーEの値として正しいものを選べ。 但し位置エネルギーの基準点は0と する｡ (a) E = 0 (b) E=Mgh (c) E-Mgh (d) E ==Iw (e) E ==Iw+Mgh (f)=1/2Iug-Migh (6) 前問の初期条件の下で、 剛体が1回転するために必要な角速度wo の最小値と して正しいものを選べ。 (a) 0 (b) √20 (c) 2Ω (d) 4Ω (7) 回転軸の位置、 すなわちんの値を変化 させたときの慣性モーメントIの変化を 表すグラフとして正しいものを選べ。 -h A" (b) $+) (d) ・h

(4)の答えがいあいになる理由が分かりません解説お願いします

(4) 「思考力」 この実験において, 電流計が示す値を表 したグラフとして適切なものを、次のア~オから1つ 選んで、その符号を書きなさい。 ア イ ウエオ --- 1 ・ 電 DIE 時間 時間 時間 時間 時間 2. エネルギーの変換について、次の実験を行った。 <実験1 > 図5のように,コン デンサーと手回し発電 機をつないで、一定の 速さで20回ハンドル を回した後、手回し発 電機をはずし, コンデ ンサーに豆電球をつなぐと、 点灯して消えた。 同じ方 法で, コンデンサーにLED豆電球をつなぐと, LED 豆電球のほうが豆電球よりも長い時間点灯して消えた。 次に、 同じ方法で, コンデンサーにモーターをつなぐと, モーターが回り, しばらくすると回らなくなった。 (1) 基本 豆電球, LED豆電球が点灯したことにつ いて説明した次の文の ①~③に入る語句の 組み合わせとして適切なものを、あとのア~エから1 つ選んで、その符号を書きなさい。 (3点) 23 ② 光 この実験において, コンデンサーには①エ ネルギーが蓄えられており、豆電球やLED豆電球 では ① エネルギーが ② エネルギーに変換 されている。 LED豆電球のほうが点灯する時間が 長かったことから, 豆電球とLED豆電球では, ③のほうが変換効率が高いと考えられる。 ア ① 力学的 (2) 電気 ③ LED豆電球 イ. ① 力学的 (2) 電気 (3) ウ① 電気 ①電気 (2) 図6は,モーター が回転するしくみを 表したものである。 このことについて説 明した文として適切 でないものを,次の ア~エから1つ選ん で,その符号を書き なさい｡ 図6 旺文社 2024 全国高校入試問題正解 図5 N コンデンサー 電流 手回し発電機 J (3) 豆電球 B 食 豆電球 LED豆電球 コイル ハンドル C 整流子 S 電流 (3点) デジタル電圧計 豆電球 よく出る デジタ TANIMA 滑車つき 表1 LED豆電球,豆電球の』 持ち上げるのにかかった 電流 [A] 電圧 [V] 0,120 おもり この実験 何%か,四捨五入して SAVURI 【Zの語句】 (4) 手回し発電機を反時 回したとき, LED 豆 それぞれのようす に入る語句と のア, イから1つ選 その符号を書き Z さい。また, に入る語句として適 なものを、次のア~ から1つ選んでそ 0 符号を書きなさい。 (4F 【Xの語句】 ア. 点火 【Yの語句】 ア. 点火 ア. モー おも イモ もり ウ. モ がら

材料力学の質問です 立方晶の結晶方向の単元で、立方格子で<110>で表される方向が6つであるのはなぜですか？x,y,z軸を入れ替えて等価になればいいのであればもっとたくさんあると思うのですが…

３の問6の解き方を教えてください

3 仕事とエネルギーについて調べるため、次の実験を行った。 ただし、100gの物体にはたらく力 の大きさをINとして、滑車や糸の重さや摩擦力は考えないものとする。これも 以下の各問に 図のように、モーターACや滑車、 斜面を使って、質量が600gのおもりXを床から 2mの高さまで引き上げた。ただし、モーターA,B,Cの糸を巻き取る速さはすべて同じである。 Ⅱ モーターAでおもりを直接引き上げた。 図] モーターBで動滑車と定滑車を組み合わせて引き上げた。このとき、モーターBがおもりを引 き上げたときの仕事率は6Wであった。 [3] モーターCで摩擦のない斜面を使って引き上げた。 2 ③3 ON モーターA A125 2mn ( 床 おもり× & 定滑車 * 動 モーターB モーターC 2m 3m おもり [X J NTM イ運動エネルギー V NTM 問1 実験ので、モーターAがおもり X を引き上げたときの仕事は何Jか, 求めなさい。 問2 実験の②モーターBがおもり X を引き上げたときと、口でモーターAがおもり Xを直接引き上 げたときとを比べると, モーターBが糸を引く力と糸を引いた距離は,それぞれモーターAの何倍 になったか。 それぞれ適切な数値を書きなさい。 -3- 12 問3 道具の重さや摩擦を考えないとき, 道具を使っても仕事の大きさが変わらないことを何というか、 書きなさい。 2 問4 実験の図で、モーターBがおもりXを引き上げたときの仕事率が6Wであるとき, かかった時間 は何秒か 求めなさい。 問5 実験の③モーターCがおもりXを斜面にそって, 床から2mの高さまで引き上げるとき, 糸 を引く力は何Nか, 求めなさい。 問6 実験の図で、モーターCがおもり X を引き上げたときの仕事率は何Wか, 求めなさい。 8 問7 実験ので、おもりXを床から2mの高さまで引き上げ, 静止させてから糸を切り, 落下させた ときに増加していくエネルギーとして適切なものを、次のア~ウから1つ選び、 その符号を書きな さい。 ア 位置エネルギー ウ力学的エネルギー 0.3

熱力学の問題です 解説お願い致します

(B) 図2のように, 断熱材でできた円筒容器を鉛直に設置し, その内部で鉛直方向 になめらかに移動できる断面積Sのピストンを入れる。 ピストンの下の空間 (空間A)には単原子分子理想気体Aが密封されており, ピストンの上の空間 (空間B) には単原子分子理想気体Bが密封されている。 空間Aと空間Bの高さ の合計は2Lである。 空間B内の気体分子数は空間A内の気体分子数の2倍とす る。 ピストンは気体の出入りを許さないが, 熱の出入りは自由にできる。 はじめ, ピストンは底面から高さ 13 Lの位置で静止していた。このときの気体Bの圧力 をPとし,この静止した状態を状態 I とする。 状態 Ⅰ から空間A内の気体Aを ゆっくりとヒーターで加熱したところ, ピストンは徐々に上昇し, しばらくして 加熱を止めたところ, ピストンが底面からある高さで静止した。 この状態を状態 ⅡI とする。 状態ⅡIの気体Bの圧力は2P。 である。 ピストン, 容器, ヒーターの熱 容量およびピストン, ヒーターの体積は無視できる。 重力加速度の大きさはと する。 空間B 空間 A 理想気体B 理想気体A 図2 ピストン (二) ピストンの質量を S, Pog を用いて表せ。 (ホ) 状態 Ⅰ から状態ⅡIまでにヒーターが気体Aに加えた熱量を S, Po,Lを用い て表せ。

量子力学の教科書で「非相対論的な計算では付加定数を適当に取るのでε=hνから求めたνの値にはあまり意味がない」とはどう言う意味ですか？ この教科書ではεをエネルギー、hをプランク定数、νを振動数としています。

12 p=√2meV となり (1) の第2式から陰極線の波 長入は 1 量子力学の誕生 h h Þ √2me V と計算されることがわかる. me に数値を代入すれば, i= 入= 150 A (1Å=10-10m) V 14 1-8図 Si 単結晶 (111) 表面の低速電子 線回折写真(入射エネルギー 43eV) ( 村田好正氏 (東京大学名誉教授) によ る) となる. V~100Vの程度では陰極線 の波長は1Åの程度になる. この程度の波長の彼ならば, X線と 同様に, 結晶内に規則正しく並んだ原 子によって回折現象を起こすはずである. 事実 , アメリカのデヴィッスンと ガーマーはニッケルの単結晶で電子線を反射させ,X線のときと同様な干渉 図形を得た (1927年). また, わが国の菊池正士は薄い雲母膜で, イギリスの トムソンは薄い金属膜で,電子線の回折像を得て,ド・ブロイの予言の正し いことを実験的に立証した. ド・ブロイの原論文では,相対論的考察が用いられているが,p=h/入は 以下の非相対論的な議論でもそのまま使われるエネルギーの方は,普通の 非相対論的な計算では付加定数を適当にとるので,ε= hv から求めたの値 そのものにはあまり意味がない. しかし、 実際に測定値と比較されるのはい つもショー vmという差の形になるので、不定の付加定数を気にする必要はない. §1.4 波動力学の形成 よく知られているように張られた弦や膜とか管内の空気の振動のように 有限の範囲内に局在する波は定常波 (固有振動) をつくり, そのときの振動 数 5

あっていますか？💦

半径Rの地球から 地球の中心から距離 3Rの円軌道 に,人工衛星を2段階の操作で打ち上げる。 まず, 地球 を1つの焦点とし、点Pで地表に、点Qで半径3の円 軌道に接する楕円軌道にのせ、次に,点Qで円軌道に移 行させる。地表での重力加速度の大きさをgとする。 惰 円軌道上を動くときの, 点Pでの速さ up, 点Qでの速さ Q, 半径3Rの円軌道上を動くときの速さひ をそれぞれ 求めよ。 また、それらの大小関係を答えよ。 {.R.Up==.3R 20 Up=3UQ Va = + Up GH=gR - (-6) 16+ (-6) tv²²- 6M — U6-677 GM= R 6M I no² - I no² = 260² - SM 36(4 3R 3R 2BM 2012 42a² = 30 3R U₁ = √√ GH √y Up- 3√22 3QR 13 Up 3R Po R 「発展問題247 3R va OQ

なぜ最初と同じ高さまで飛ばないのですか？

AとBを連結して, 静かにはなした小球を真上図1 に打ち上げたところ, 小球は最初の高さまで打ち上 げることができた (図1)。 次に, 斜面AとCを連結 して、静かにはなした小球を, 斜めに打ち上げた 図2)。 小球はどの高さまで打ち上げられるか。 ♪ 最初の高さを少し越える イ 最初と同じ高さ ウ 最初の高さまで少し届かない 斜面A 図2 斜面A B C 3電涙と

3問目と4問目の解説をお願いします 答えは、0.5倍、イです。 問4はエだと思ったので、なぜエではなくイになるのか教えてほしいです。

16 図のように, 水平面と垂直な筒 AB, 摩擦のある水平面CD, 斜面 EFをなめらかに接 通り, B点を通過した。 その後, 摩擦のある長さ40cm の CD間を通り過ぎて、 水平面か 高さ20cmのF点まで上がった後,斜面を下り, C点で静止した。 CD間を物体が運動 した。 重さ 10 Nの小物体を, 高さ40cm の A点から静かにはなすと, 小物体は筒内を するときには、一定の摩擦力がはたらくが, CD間以外では摩擦力ははたらかず、空気抵 抗はないものとする。 また, ある力がする仕事とは, その力の大きさと動いた距離の横で 表すことができる。 次の各問いに答えなさい。 40cm B A 小物体 40cm ■AB間で重力が小物体にする仕事の大きさは何Jか。 E BE間で垂直抗力が小物体にする仕事の大きさは何Jか。 F 20cm 物体がCD間を通過するとき, 物体の力学的エネルギーが摩擦力によって熱のエネル ギーに移り変わる。 物体がD点に初めて到達したとき, CD間で発生した熱のエネル ギーは、A点における力学的エネルギーの何倍か。

(6)の高温熱源、低温熱源がどうのこうの というのがわかりません。

容器内の気体の圧力 P, 〔Pa] を求めよ。 3) 容器内の気体の温度 T [K] を求めよ。 この変化における容器内の気体の圧力P [Pa〕 と体積V[m²] の関係を表すグラフをかけ。 ただし, P を用いてい 15) この変化で気体が外部にした仕事〔J〕 を求めよ。 (6) この変化で気体が温度調節器から受け取った熱量Q〔J〕を求め 68.〈気体の状態変化と熱効率〉 (6) [A] 理想気体では物質量が同じであれば, 内部エネルギーは温度 で決まる量であり, 圧力や体積が異なっていても温度の等しい状 態の内部エネルギーは同一である。 このことから, 1molの理想 気体に対するか-V図(図1)に示す状態a (温度 T [K]) から状態 b (温度 T'[K]) への内部エネルギーの変化 4Uab 〔J〕 は,定積モ ル比熱Cv 〔J/(mol・K)] を用いて AUab=Cv(T-T) [9] 気体分子の運動と状態変化 51 68 p 0 数研出版 と表すことができる。 (1) 図1に示す状態 a, b とは別の状態 c (状態aと同じ体積をもち,状態bと同じ温度で ある状態)を考えることで ① 式を導け。 1/3 [B] 理想気体1mol の状態を図2のようにA→B→C→Aと変化 させる。 それぞれの状態変化の過程では, A B 外部との間で熱の出入りがないものとする B→C: 圧力を一定に保つ C→A:体積を一定に保つ ように変化させる。 状態 A, B, Cの圧力, 体積, 温度をそれぞれ (p₁ (Pa), V₁ (m³), TA (K)), (P2 (Pa), V₂ [m³), TB (K)), 〔Pa], V1 [m²], Tc 〔K〕) とする。 また, 定積モル比熱をCv 〔J/(mol・K)] 定圧モル比熱 Cp を Cp [J/(mol・K)],比熱比を y = v 気体定数を R [J/ (mol・K)] で表す。 p P₁ P₂ 図 1 0 C 等温線 V₁ 図2 B (2) 過程A→Bで気体が外部からされる仕事 WAB 〔J〕 を ① 式を用いて求め, その答えを Cv. Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 (3) 過程B→Cで気体が得る熱量 QBc 〔J〕 と, 過程C→Aで気体が得る熱量 Qca 〔J〕 を Cv, Cp, Ta, TB, Tc の中から適するものを用いて表せ。 V₂ V (4) 過程B→C→Aで,気体が外部からされる仕事 WBCA 〔J〕 を求めよ。 これと前問の答え とをあわせて考えると, 定積モル比熱 Cv, 定圧モル比熱 C, 気体定数Rとの間の関係 式を見出すことができる。 その関係式を導出せよ。 仕事 WBCA は、 Cv, R, Ta, Ts, Te の中から適するものを用いて表せ。 (5) 図2に示すサイクルの熱効率e を, y, pi Y2 を用いて表せ。 Pa' Vi (6) 図2のサイクルを逆向きに,すなわちA→C→B→Aの順に変化させると、 どのような はたらきをする機関となるか｡ これが熱力学第二法則に反しないための条件を含めて、 100字以内で述べよ。 [22 岐阜大]