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理科 中学生

③の答えまでの過程がよく分かりません。f3とf1の比はなぜ1:2になるんですか?

問題2 次の操作について, あとの問いに答えよ。ただし, 糸の重さは考えないものとする。また, 図は長さや角 度が必ずしも正確に描かれていないことに注意し、 正三角形の頂点から対辺におろした垂線は,対辺の垂直二等分線 であることを利用せよ。 操作 2本の糸 A, 糸Bの結び目をPとする。糸Aの端は天井に固定し, 結び目P にはおもりX(重さ 1.2N)をつり下げた。 次に,糸Bの端を手で引き,糸Aと鉛直 線のなす角が 60° となるように調整をした(右の図)。 操作において,糸Bと鉛直線のなす角aの値が次の①~③の場合, 糸Aが結び目P を引く力の大きさはそれぞれ何Nになるか求めよ。 0 30° 合成 u 天井 合力F ●一直線上にない2カ 糸A 60° a 手で引く Fr カの 結び目P糸B 合成 おもりX (筑波大附駒場高図) 2 60° 3 90° ●3カのつり合いと角度 A解説と解答 45, 45, 90° F。 糸Aが引く力を F, 手で引く力を F, 結び目Pを下向きに引く力とつり合う力をF, とする。 の「塾技343」の60°, 30", 90" の図より, F: F, = 1:2 正三角形 60°, 30, 90° F。 Fs Fく5T45F。 60°|60° の F2 F。 60°キの 手で引く F。 F 60° F=F,= 0.6 (N) 糸B 2「塾技343」の正三角形の図より, F,= F,= 1.2N 3右の図より, F, = 2F, = 2.4[N] #2) #の *1.2N 0 0.6N, 2 1.2N, ③ 2.4N *W W 「W F:F::F -1:3:2 FiF:F。 Fi Fe: F。 34 ロ T

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物理 高校生

読んでいただいてありがとうございます。 力学の質問があります。 こちらの問題の(2)なのですが、私はカエルの出したエネルギーというのが、どうにも気持ち悪くて、画像2枚目のように力積で考えてみたのですが、答えが合いません。。 どこで間違ってしまっているのでしょうか。 どなた... 続きを読む

カ学 58 天井からつるした滑車の両側に,それぞれ質 量mの皿A, Bをつるし、 皿Aに質量 Mの蛙、 皿Bに同じ質量Mのおもりをのせてつり合わせ る。I, 蛙, おもり以外の質量は無視できる。 この蛙は,床では高さんまで鉛直にとび上が れる運動エネルギーを出せるものとする。蛙が 同じエネルギーで皿Aから鉛直にとび上がると き、以下の間に答えよ。蛙の大きさは無視する。 0(1) 蛙が皿からとび上がるときの床に対する初 速度の大きさをVとし, 皿Aが床に接近する初速度の大きさかた 19 保存則 19 保存則 59 M V M+2m リ= 正の向きを 決めるのに 運動量保存則が成り立つためには, 物体 系に外力が働かないか, 働くとしても, そ GくUターン形 x4 x の座標軸を の力が0であればよい。 考えている。 M M (2) 蛙が出したエネルギーは Mgh であり, いまは,それが全体の運動エネル いだしたし4んかし 20 ギーに使われているから Mgh = ;MV2+小(m+M+m) 1 2 A B 2 (M+2m)gh M+m のを代入してVを求めると V= (3) 蛙がとんだ後の,皿とおもりの系につ いても1次元化を利用すると,加速度を a (M+m)g M, m, およびVで表せ。 X (2) 蛙の初速度の大きさ VをM, m, h, および重力加速度gで表せ。 (3) 蛙が皿Aから離れる距離の最大値はんの何倍か。ただし, I皿と床 の衝突はないとする。 mg aとして o。 (m+ M+m)a=-mg+(M+m)g M a= (埼玉大) M+2m IAの加速度は鉛直上向きにaであり, 蛙の加速度は下向きの重力加速 度gだから,皿に対する蛙の相対加速度は,上向きを正として,-gーa と なる。一方,相対初速度は Vー(一) =DV+v であり, 最も離れたときの Level(1)~(3) ★★ 相対速度は0だから Point & Hint (1)問題を1次元に焼き直して考えてみるとよい(問題24 (1参照)。すると, 物体系に対して重力という外力が左右に働くことになるが,そ の合力は……。 0°-(V+v)? = 2(-g-a)h' h'は距離の最大値である。①, ②, ③より, V,v,aを代入してんを求め 「保存則」というタイトルが大きなヒントになっている。 ると(①を用いてひをVに直してから②を代入するとよい), h'=h よって,1倍 (3)運動方程式を用いて, 皿Aに対する蛙の運動(相対運動)を考える。 10。 ECHURE (1) 次元化すると次のような力学系と同等である。外力としての重力は丘 右とも(M+m)g と等しく。 合力は0となっている。よ って, 運動量保存則が成り 立つ。右向きを正とすると Q 蛙が皿Aから最も離れる時と,蛙が床に対して最高点に達する時では、 どちらが先に起こるか。計算ではなく、定性的に考察してみよ。(★★) (M+m)g Mg や蛙 (1)で蛙がとび上がるときAを押す力を N, 糸の張力をT, その際の時 間をAtとする。蛙,A, Bとおもりの一体,についてそれぞれ力積と運 動量の関係式を記し, 次に運動量保存則を導いてみよ。 (★) mg 滑らかな水平面 0=-mu+MV- (M+m)u

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物理 高校生

波線を引いたところが分かりません。なぜ重力ではなく垂直抗力の反発力がモーメントに影響するんですか?

必解14.〈棒のつりあい) 次の文章を読み, a~c]については選択肢より適切な向きを選べ。 図のように,長さ1,質量Mの一様な細い棒を床から垂直な壁 に 45°の角度で立てかけた。棒が床と接する点をPとする。壁は なめらかで棒と壁の間には摩擦察はないが,棒と床の間の静止摩擦 係数はμである。ただし、 重力加速度の大きさをgとする。 (1) まず, 立てかけた棒がすべり落ちないためにμが満た すべき条件を考えよう。棒にはたらく力のつりあいから, 棒が床から受ける垂直抗力の大きさはア]であり、 棒にはたらく力のモーメントのつりあいから,棒が壁か ら受ける垂直抗力の大きさは イ]である。それゆえ, 静止摩擦係数は μ>ウ]を満たす必要がある。 (2) いま,質量 mの小さな粘土の粒を, 棒の上にそっと置 2 力とつりあい 11 ア クに適切な数式を記入せよ。また, 壁 45°% 床 c]の選択肢 a (8 3 5 45°) ただし,いずれも鉛直面内とする。 いた。点Pから棒にそって今0 2 -1の位置に置いても棒がすべり落ちないための条件を考えよ う。粘土粒が棒上に固定されているとき, 粘土粒にはたらく力は, 重力と棒からの抗力で, これらがつりあっている。したがって作用反作用の法則から, 棒が粘土粒から受ける力の 向きはa で大きさはエ である。(1)での考察と同様に, 棒にはたらく力のつりあ いと力のモーメントのつりあいから, 静止摩擦係数は μ>オ]を満たす必要がある。 次に,粘土粒を取り除き, 同じ質量 mの小球を, 棒の点Pから棒にそって打ちだしたと 2 ころ,小球は棒をのぼり始めた。小球が点Pから棒にそって今いの位置まで上がっても棒 がすべり落ちないための条件を考えよう。小球と棒に摩擦がないとき,小球にはたらく力 は、重力と棒からの垂直抗力であり,その合力の向きはb]で大きさはカ]であ り、小球の動きは棒にそった等加速度運動となる。したがって,逆に棒が小球から受ける 力は,向きはc]で大きさはキ」である。。これまでの考察と同様に、棒にはたらく 力のつりあいと力のモーメントのつりあいから, 静止摩擦係数は μ2ク]を満たす必 [11 立命館大) 要がある。 G

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化学 高校生

化学史についての範囲でA,Bのパターンでは矛盾してますが、なぜこのように(写真)考えるパターンはないのですか。

第1章 物質の構成と化学結。 して、「同温·同圧では, 同体積の気体は同数の原子または複合原子を含む」 と仮定した。 年)。「気体どうしの反応では, 反応に関係する気体の体積の間には,同温·同圧のもと の原子が分子を形成するときの結合力が不明であったため,当時の化学者たちにはまっ ゲーリュサックは, 自ら発見した気体反応の法則をドルトンの原子説で説明しようと 12 -第1編 物質の構造 8 気体反応の法則と分子説 1 気体反応の法則 では,簡単な整数比が成り立つ。」これを気体反応の法則という。 成した水蒸気の体積比は, 同温·同圧では2:1:2となる。 上記の反応では,水素と酸素と水蒸気の 体積比が2:1:2であるから,水素原子: 酸素原子:水(複合原子)の個数の比は2: 1:2になるはずである。そこで, 右の図 A のように考えると,反応後に酸素原子の数 が増え,ドルトンの原子説,質量保存の法 則に矛盾する。また, 図Bのように考える と,反応後に酸素原子を分割しなければな らず,やはりドルトンの原子説に矛盾する。 1 アボガドロの分子説 *上の矛盾を解決し,気体反応の法則をうまく説明するためにイタリアのアボガドロは、 次のような分子説を発表した(1811年)。 (1)それぞれの気体は,何個かの原子が結合した分子という粒子からできている。 (2) すべての気体は,同温·同圧のとき,同体積中には同数の分子を含む。 アボガドロの分子説にしたがい,気体の 水素が水素原子2個,気体の酸素が酸素原 子2個でそれぞれ分子をつくっているとす ると,図Cに示すように,気体反応の法則 を矛盾なく説明できる。 アボガドロは,物質をつくる基本粒子と しての原子と,物質がその固有の性質を失 わない最小の粒子としての分子の区別を明確にした。 A ○○| 0 酸素1体積 代e 水蒸気2体積 水素2体積 B O1. ドルトンの原子説に基づく反応模式図 C ○O 水素2体積 酸素1体積 水蒸気2体積 アボガドロの分子説に基づく反応模式図 たく受け入れられず, この分子説が認め 補足6 上うめ」 OO O

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