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理科 中学生

教えてください

X 自由落下運動(自由落下)のようすを調べるため、図2のように、1秒間に60回打点する記録タ イーをスタンドに固定し, 紙テープを通した。そして, 紙テープに, おもりを取り付け手で支 え,記録タイマーのスイッチを入れておもりを落下させた。図3は, 打点された紙テープを,運 動が始まった点を始点として6打点ごとに切って台紙にはったものである。 図4は, 図3から自 由落下運動の速さと時間の関係をグラフに表したものであり, 図5は, 図3から自由落下運動の 落下距離と時間の関係をグラフに表したものである。 図2 記録タイマー 図3 (cm) 24.5 9,8 44.1 紙テープ 34.3 215 24.5 9.3 数 おもり 236 (14.7 4 101mo) .9 9,8 19,5 0 20.0 4.9 8.0 3.0 197 49 聞 T 12345 テープ番号 図4 オ 図5 120 400 100 速 49 300 さ [cm/s) 200 80 4 15m4 60 [cm) psls 100 40 4つ 20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 時間[秒] 時間(秒] 次に,図6のように,なめらかな斜面上に台車を置いて手で支えた。台車には紙テープを取り 付け,斜面上に固定した1秒間に60回打点する記録タイマーに通した。そして, 記録タイマーの スイッチを入れて台車から静かに手をはなして台車を運動させた。 図7は, 打点された紙テープ を,運動が始まった点を始点として6打点ごとに切って台紙にはったものである。図7からこの ときの台車の運動の速さと時間の関係を表すグラフを解答用紙の図8に,移動距離と時間の関係 を表すグラフを解答用紙の図9に, それぞれ書きなさい。 26) ド, や

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物理 大学生・専門学校生・社会人

さっぱりわかりません。

つ熱量=低温物体が得る熱量 基本例題 26 熱と仕事 アフリカにあるビクトリア滝は, 落差110m, 水量は毎分1.0×10°mといわれる。 重力加速度の大きさを9.8m/s', 水の比熱を4.2J/(g-K) とする。 (1)落下した水の運動エネルギーがすべて熱に変わるとしたとき, ビクトリア滝で 122,123 1秒間に発生する熱量Q[J] を求めよ。 (2) (1)の熱量が水温の上昇に使われたとして, その温度の上昇4T[K] を求めよ。 (3) この水を利用して水力発電を行うとして, 得られる出力 (仕事率) P[W] を求め よ。ただし, 水車の効率は 50%とする。 m 換される 10°」 しい がした 」より 指針 mgh [J]の質量mの単位に kg を用いるので, 熱量の計算には m×10°[g] として用いる。 落下した水の運動エネルギー=はじめの位置エネルギー 解答(1) 1m°の水の質量は 10°kgであるか ら,1秒間に落下する水の質量 (2) Q=(m×10°)×cx4T より mgh Q mc×10° gh AT=- 三 ニ m [kg] は mc×10° 10°c (1.0×10°)×10°_10° 60秒 9.8×110 10°×4.2 =0.256…=0.26K 121 -kg 60 三 mミ 1秒間に発生する熱量は, 1秒間に 気体失われる力学的エネルギーに等しい から 熱」 (3)仕事率は1秒当たりにした仕事で(1)のQ に等しいから 50 P=Q×=(1.79×10°)×- 50 100 10° -×9.8×110 100 Q=mgh=- 60 =8.95×10°号9.0×10°W =1.79…×10°%1.8×10°J

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物理 高校生

ポイントに記されていることはどんな運動にも成り立つことでしょうか?

(1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。 発展例題5 斜面への斜方投射 物理 発展問題 48,52 図のように,傾斜角0の斜面上の点Oから, 斜面と垂直な 向きに小球を初速 び。で投げ出したところ,小球は斜面上の 点Pに落下した。重力加速度の大きさをgとして, 次の各岡 に答えよ。 Vo 01 AP (1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。 (2) OP 間の距離を求めよ。 O8 の 1 ) 指針 直な方向に分解する。 このとき, 各方向における 小球の運動は, 重力加速度の成分を加速度とする 等加速度直線運動となる。 重力加速度を斜面に平行な方向と垂 0=な-9cos0- 0-4(2-5000) 解説 (1) 斜面に平行な方向 にx軸,垂直な方向に y軸をとる(図)。重力 加速度のx成分, y成 分は,それぞれ次のよ うに表される。 200 t2= gcose t>0から, gsin0 -gcosé, *方向の運動に着目すると, x=gsin0-tか x ら,OP間の距離×は, P 0| 2v。 x=59sine-tな=9sin@-(- 1 1 2 x成分:gsine y成分:-gcos0 203 tan0 三 ッ方向の運動に着目する。小球が斜面から最も はなれるとき, ッ方向の速度成分ッが0となる。 求める時間を,とすると, u,=Uo-gcos@-tの 式から、 gcos0 Point y方向の等加速度直線運動は, 折り 返し地点の前後で対称である。 y=0からy方 向の最高点に達するまでの時間と, 最高点から 再びy=0に達するまでの時間は等しく, も=2t, としてt。を求めることもできる。 Vo 0=6-gcos0-ち =ー gcose (2) Pはy=0の点であり, 落下するまでの時間 1 をちとして, y=0ot-号gcos@-t?の式から, 2 V A日

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