問5の力学的エネルギー保存則の、何が台車から手を離した位置の要素で、何が振動の中心の要素なのかがわかりません🙇🏻‍♀️ （個人的には1/2mv^2+1/2kA^2が振動の中心で −mgAsin30°が手を離した位置の要素だと思いました）

千葉 1 千葉大理系前期 図のように 2023年度 物理 31 角30°のなめらかな斜面上に質量m の台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は斜面の上端に固定された定滑車と, 床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお、 台車, 定滑車、動滑車, 糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く, なめらかに回るものとする。 価 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L.なら びに台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさを gとす る。空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、 以下の問いに答えなさい。 ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 に その e fi St と 重力の向き 台車 L 30° m 図 ■天井 Grellle 動滑車 ばねん 床 〇問1 つり合いの位置において台車が静止しているときの, 糸が天井を引く力の 大きさを求めなさい。

フレミングの左手の法則についてです 問題の条件として電流Iの向きは書かれていますが、 F=IBLの向きは記されていないのになぜ向きを決定しているのでしょうか。

9 例題 130 物 鉛直方向に,磁束密度B の一様な磁場がある。 この 磁場中に水平と 30°の角を なして2本のなめらかな導 線 X と Y が 0.2mの間隔 で平行に固定されている。 この導線の上に質量 0.1 P 0.5 A Q ~0.2m_ \30° X 130° Y B = ut 解 HIBIC kg の導体棒 PQ をのせて 0.5Aの電流を流したところ, PQは静止 したままであった。 このときの磁束密度Bの大きさと向きを求め よ。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 PQにはたらく力は, 導線からの垂直抗力 N, 重力 mg および電磁力 IBU である。 これら3力がつり合って PQは静止している。 Q の側から見たの が下図である。 電磁力 IBL の向きと, 電流 (QからPに向かう向き)の向きに左手の法則 を適用すると、磁束密度の向きは人差し指の示す向き,すなわち鉛直上向き である。 PQにはたらく力の水平方向でのつり合いは Nsin 30°=IBU .....1 鉛直方向でのつり合いは Ncos 30°=mg IBU ① ② より tan 30°= mg i. B=mat ntan 30° 01898 ( N Ncos 30° 30% Nsin 30° IB 30° mg

5番がわかりません。教えて欲しいです。

図3-1のように, 2枚の極板が真空中に距離だけはなれて置かれた平行 板コンデンサーがあり、コンデンサーには大きさがVの電圧が加えられてい る。 極板はそれぞれ, 1辺の長さが1の正方形で,lはdに比べて十分に大きい ものとする。 真空の誘電率を とすると, コンデンサーに蓄えられている電荷 の電気量は 1 であり,極板の間における電場 (電界)の強さは 2 と表される。 また, コンデンサーに蓄えられている静電エネルギーは である。 3 次に図3-2のように、 速さが”で速度の向きが極板の1辺と平行である 電子を極板間に打ちこんだ。ここで,電子のもつ電荷の電気量を -e (e > 0), (01) 質量を とする。このとき, 極板間において電子に生じる加速度の大きさは 4 であり,また,極板間から飛び出してきたときの電子の速さは と表される。ただし,電子は極板とぶつからないものとする。 5 V 図 3-1 V d 電子 V ( 図 3-2 (C)

これらの問題の答え合っていますか？解き直したんですけど答えがなくて、間違っていたら解き方を教えてほしいですよろしくお願いします

運動エネルギーに関する次の各問いに答えよ。(各10点) ①質量6.0kgのボウリングの玉が3.0m/sの速さで転がっている。このとき、ボウリングの玉の運動エ ネルギーを求めよ。 2 2 k=1/2mv K=1/2m02 k = √x 83 x 3. 3.0× 2130 (8 (2) 5.4 J ②ピッチャーが108km/hで質量120gのボールを投げた。このボールの運動エネルギーを求めよ。 になす K = fav² 54 K=x8x1.2k×1080x1 54 2/198 k=/m² 2 108 46 648 2.4 6480 ② 129.6 J 1 x 108000X013 128 2 129.6 5.位置エネルギーに関する、 次の問いに答えよ。 (各10点) 質量2.5kgのボールが、 それぞれ A、B、Cの異なる高さに置いてある。このとき、 A,Cの位置エネル ギーは何か。 ただし、重力加速度を9.8m/s2とする。 -AO- V=magi/A 2.0m -BO 基準面 ①V=Mgh 5000 198 V=mi 4.0 m 25, 72.5×9.842゜ 4900.00 =205×98×(-4) 9.8 245 200 22519.6 2450 9.8 〒25×98×20 000 9. 19.6 147-35 39.2 42.5 1.89 000 34 ¥9,80 69603929800. 39 2 784 49 A 490 J 9800 J 9800

高知大学の過去問です。 画像の問2の答えの出し方が分かりません。 運動量保存則と反発係数の式は立てれましたが、そこから答えにたどりつけません。どうやって解くのでしょうか。 至急教えて頂きたいです。

2023年度 高知大 1 図1に示すような。 滑らかな面 AB, CE を有する台上における物体の運動について考える。 AD 間は水平面, DE 間の形状は鉛直に直径2R[m] を有する半円である。 また, 長さ L[m] の区 BCは粗い面となっている。 はじめに 点Aにばね定数k [N/m)のばねの一端を台に固定し, 他端に質量 M [kg] の物体a を取り付け. ばねが自然長の状態で物体に接するように質量m[kg] の物体b (m <M)を置いた。 物体 a, b の大きさ, ばねの質量 空気抵抗は無視できるものとす る。また物体と物体bの間のはねかえり係数をe. 物体b と面BCの間の動摩擦係数をμ 重力加速度の大きさを〔m/s*〕とする。 このとき,計算過程を含めて、 以下の問いに答えよ。 (70点) 1.図2に示すように物体a を左に押してばねを d[m]だけ縮め、静かに手を離した。この時 物体 b に衝突する直前 (図3)の物体の速さ Vo [m/s] を 求めよ。 2. 物体が物体bに衝突した直後(図4) における それぞれの速さ V [m/s] [m/s] を求めよ。 図1 L 2R A B CD 図2 wwo KI 図3 V₁ www 3. 衝突直後に物体は AB間で単振動を始めた。 その振幅 X (m) を求めよ。 図4 V₁ 01 wwG 問1, ばねの弾性力による位置エネルギーと 運動エネルギーは等しいので Vo' = M d² Vo=dJ [m/s] 問2.物体a,bについて運動量保存則より MV=MV1+mvi 反発係数の式より、 V₁-V evo -evo=サーV1 4. 物体は回転せずに区間 BCを通過した。 区間 BCを通過後(図5)の物体bの速さ102 [m/s] を求 めよ。 図5 5. 物体b は区間DEを面から離れずに通過した (図6)。 このときに,点Eを通過する際の速さ [m/s] が満たすべき条件を示せ。 また、その条 件を満たすの最小値を求めよ。 図6 www 6. 物体bが点Eを通過する瞬間に ばねが最も伸びたとする。 そして 物体 b が水平面 AD 着したときに物体がちょうど1往復した。 そのときのkをR,M を含む形で求めよ。 問1,Vo= d [m/s] 問2、V= M-em d JE m+M (1+e)d M m+M [m/s] [m/s] 問5V3≧JOR [m/s] 12の最小値 [SgR [m/s] 問6,b=gM [N/m]

微分は、傾きを求めるためにするもの、という理解で合っていますか？

同じ摩擦力が働く床で同じ質量の物体を初速度10m/sと5 m/sで引いた場合、加速度は5m/sの方が小さくなるという認識で良いですか？

赤線が引いてあるところなのですが、なぜatになるのかわかりません。どんな計算？みたいなことをしたら出るのか教えてほしいです🙇🏻‍♀️

(導出) u ひ vo 傾き交う vot 図より、 ①u=90at? 1 0 t ここがなぜakという 長さになるかわかりません。 2 A² = x² <D² 2 T [² = a²-t² = (art) (a-t). 2 2 3 √x 22:53 + x2=4-3.

2番と3番の問題が分からないです。 2番はR/hではダメな理由は何ですか？ 3番の無限遠とはどういうことですか？

基本例題 40 万有引力による位置エネルギー 203,204 解説動画 地球の表面から速さで鉛直上方に物体を発射したとき、 到達する最大の 高さんを考える。地球の半径をR, 地球上での重力加速度の大きさをgとする。 (1) 万有引力による位置エネルギーを考え,vo を g, R, hで表せ。 tvo (2) hが尺に比べて十分に小さいときはどのように表されるか。 (3) voを大きくすると、物体は地球上にもどらなくなる。このとき, はいくら以上にすればよいか。 g, Rで表せ。 mv²+(-GMm)=0+(-GR 12mu=GMmGMm = R R+h R GMm(1 R ここでCM=gR2 より 1/12mv=gR2.m 指針 万有引力定数G, 地球の質量Mが問題文に与えられていないので,「GM=gR2」を用いて g, Rで表す。 (1)物体の質量をmとする。 力学的エネルギー保存則より m) (G: 万有引力定数, M:地球の質量) GMmR+h-R_GMm h R+h - R R+h よって Do R+h 2gRh = R+h R h R R+h (2)んが尺に比べて十分に小さいとき,より (3) 地球上にもどらないようにするには,んが無限遠であればよい。 2gRh 2gh Vo= = ≒√2gh R+h h 1+ R このとき, より 2gRh vo=VR+h 2gR = ≒√2gR R ・+1 h

3)おもりにかかる力は向心力のみなんですか？ F＝sinθなのがよくわからないです。 遠心力や張力は考慮しないんですか？

216 Chapter 8 円運動 問8-4 問8-4 角速度で回転する円板に、 支柱を取りつける。 質量mのおもりに糸をつけ、支 君の原点に結びつけたところ順交性と来は角度をなして停止した。おもり の中心の距離をとし、以下の問いに答えよただし重力加速度の大きさをまと (1)糸の張力の大きさを,m, g, eを使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し、物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立てよ。 (3) おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて、遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから、しっかり理解してくださいね。 解きかた (1) m.g.8で表すので、鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくと、おもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos0=mg w → 鉛直方向の力のつり合いを考えて Scos=mg mg S= cos mg S= cos o (2) (3) 8-4 心か 円板が m 回るんだね S Scos 0 0: Img 80 (2) 「遠心力を考慮し」とあるので、おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので 回転の中心に向かって加速度 a=rw2で運動しているということです。 観測者からするとおもりには慣性力ma=mrw2が回転の外向きにはた らいて見えます。 また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssin0=mrw2 sine (1)の結果より Ssin0=mg =mgtane cose よってmgtan0=mrw2 おもりにはたらく向心力はSsin で,角速度 4. 半径rの円運動をするので Ssing=mrw² mgtan0=mrw² 舎 ... (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して、理解を深めておきましょう。 遠心力(=ma Ssin 0 Omro S sin mrw a=rw2 おもりは回転の中心に向心力 同心カ おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw2 の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより Ssin=mrw² mg cos B mg tan 0=mrw² どちらも結果の式は 同じだが、考えかたが 違うんじゃ Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin0=mrw wwww www F ma 2 mgtan6=mrw2 ここまでやったら 別冊 P. 40~