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物理 高校生

(3)で小球が最高点に達した時、2物体の速度が等しくなる理由を教えて下さい。 解説を読んでも分からなかったです。 どなたかよろしくお願いします。

17 保存則 53 17 保存則 曲面 AB と突起Wからなる質量 Mの台が水平な床上にあり,台の左 側は床に固定されたストッパーSに 接している。Bの近くは水平面とな っていて,そこからんだけ高い位置 にあるA点で質量 m(m<M)の小 A小球 m W S M B 床 球を静かに放した。小球は曲面を滑り降りて突起w に弾性衝突し,台 はSから離れ,小球は曲面を逆方向に上り始めた。台や床の摩擦はな く,重力加速度をgとする。 (1) 突起Wと衝突する直前の小球の速さはいくらか。 (2) 小球が Wと衝突した直後の, 小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (3) 小球が曲面を上り, 最高点に達したときの台の速さはいくらか。 また,最高点の高さ(Bからの高さ)はいくらか。 次に,ストッパー Sをはずして,台が静止した状態で,小球をA点 で静かに放す。 (4) Wに衝突する直前の,小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (5) Wとの衝突後,小球が達する最高点の高さはいくらか。 F (東京電機大+日本大) Level(1) ★★ (2) ★ (3) ★ (4), (5) ★★ Point & Hint (2) 弾性衝突は運動エネルギーが保存される衝突だが, 反発係数 e=1 で扱いた い。 (3) 最高点に達したとき, 小球は台に対して一瞬止まる。水平方向には外力がない ので,ある保存則が成り立つ。後半はもう一つの保存則を用いる。 ただし, 物体 系に対して適用する。 (4) 2つの保存則の成立。 (5) (3)と同様に考えるのが正攻法だが, ……もっとスッキリと解ける。

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物理 高校生

(4)アで、力学的エネルギー保存則が使える理由を教えてください。(衝突するから力学的エネルギーは失われると思いました) どなたかよろしくお願いします🙇‍♀️

ばね定数をの軽いばねの一端を質量Mの円筒容器の底 に固定する。質量 mの物体Pと容器の間に摩擦はなく, 容器の厚みは無視できるものとする。重力加速度の大き 15 保存則 m A| P P。 k と (1) 図1のように, 容器を鉛直にして台上におき, Pを ばねの上端に静かにのせ, Pを支えてゆっくり下げて いくとき,ばねは最大いくら縮むか。 (2) 図1のような状態で, はじめPをばねの上端に静かにのせ,急に Pを放したとき,ばねは最大いくら縮むか。 さをgとする。 止 図1 x よ M00 m Mllllell m た 図2 図3 3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて、 Pをばねに押しつけてaだけ縮め, 全体が静止している状態で,容 器とPを同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。 (4) 図3のように, 滑らかな水平面上に静止している容器のばねに, Pを水平方向に速さ voであてたとき, ばねは最大いくら縮むか。 カ あ ー (4)(7) 容器から見ると, Pは近づいてきて, ばね を押し縮め、次に押し戻され, やがて離れる。 最も近づくのは(最もばねが縮むのは)Pが一 瞬止まって見えるときである。つまり相対速度 が0のときであり、容器とPの速度が等しくな ったときを意味している。その速さをuとする。 左向きを正として、運動量保存則より 止まった) m 最接近のとき mm m= Mu +mu m 4= m+M % 一方、力学的エネルギー保存則より,ばねの縮みをdとして 今m= M+mu"+ kd Jいを代入 m 2m+MW+号kdf d=», mM k(m+M) ひとことつけ加えておくと、容器上の人に保存則まで用いさせてはいけな い。保存則は運動方程式に基づくので, 静止系で用いるべきものである。そし て等速度系までは許される(これらをまとめて慣性系とよぶ)。 ただし、慣性力の効果をきちんと考慮すれば、非慣性系でも保存則を用いる ことが可能になる(問題31で扱う)。

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化学 高校生

分圧比は最初3:2ではあるものの、気体がそれぞれ異なる量溶けることによって、気体の物質量比が変わり、分圧比も変わるような気がしています。そこで疑問なのですが、どうして簡単に青線部のような計算が出来るのでしょうか?そーゆーもんといえばそうなのかもしれませんが、すごく気になるの... 続きを読む

(3) 次の気体のうちから, 他の気体と比べてヘンリーの法則に従わないものを二つ選べ。 液 36 回溶 68. 〈混合気体と溶解度》 右の表は, 20°℃における窒素Na, 酸素 O: それぞれの 水への溶解度を表している。ここで気体の水に対する溶 解度とは,気体の分圧が1.0×10°Paのときに, 水1.0L N。 O2 溶解度(L) 0.016 0.032 (1) 水に溶けている Naと O2の体積比(標準状態に換算)を求めよ。 (2) 水に溶けている Na, O2の質量 (mg)をそれぞれ求めよ。 せた。N=14, O=16 3 水素 のメタン [11 北里大 改) 1アンモニア 2塩化水素 68 (1) Na:O-3:4 (3) O, の (2)(N) 12mg (O.) 18mg ※の 気体の水への溶解度(質量, 物質量)は,温度が変わらな ければ,水に接しているその 気体の圧力(分圧)に比例す る。(ヘンリーの法則) ※の 問いによって溶解度の定義が 異なるが、物質量 (mol) に直 してから分圧比をかける方法 が最も基本的な方法である。 |※3 溶ける気体の量は溶かす水の 体積にも比例する。 参考 ヘンリーの法則は,次のよう に言い換えることができる。 一定量の溶媒に溶ける気体の 体積は、その圧力の下で測定 すると,圧力に関係なく一定 昭説 気体の体積比=物質量比=分圧比 より, 各分圧は 3 Na 1.0×10°× 3+2 =0.60×10°(Pa) 2 O 1.0×10°×- 3+2 10.40×10°(Pa) (1) ヘンリーの法則より, 溶解する各気体の体積(標準状態)は 0.016 Na 22.4 0.60×10° 1.0×10° 1.0 ×22.4=9.6×10 (L) 1.0 の 物質量の基準 分圧比 4 落媒量比 0.032 0.40×10° 1.0 O。 X -×22.4=12.8×10-(L) 22.4 1.0×10° 1.0 T0.0 よって, 体積比は Na:O=9.6×10-): 12.8×10~3=3:4 (2) 分子量は Na-28, O:=32 である。(1)と同様に, 各気体の質量は 0.016 x0.60×10 1.0 N。 22.4 1.0×10° 1.0 -×28×10°=12(mg) である。 0.032、0.40×10° -X 22.4 O。 1.0×10° 1.0 -×32×10°=18(mg) 気体の溶解度(体積)は 1.0 (3) ヘンリーの法則は,水への溶解度が小さく, 水と反応しない気体に 限り,圧力のあまり高くない場合に適用される。 その圧力の 下で測ると 1×10°Paの 圧力 下で測ると | 1×10°Pa V 69 (1) 10dx (2) (3) 56mL M | 2×10°Pa| 21/ 4 解説(1) 水溶液1Lについて計算する。1L=1000mL=1000cm 3×10°Pa 3V

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物理 高校生

問題とは直接関係ないのですが、(7)の図のx1→x3→x4で、等速度運動しないのはなぜか教えて頂けませんか? 静電気力が小さくなることで、x1以降は摩擦力が静電気力と釣り合うようになり、加速度が0になることから等速度運動する、という風にはならないのでしょうか?

(1) nまでは等速度運動だから、力がつり合う。点Oから離れるにしたが。、 て左向きの静電気力 qEが増し、それに応じて静止摩擦力が右向きに地」 ていく。やがて、おでは最大摩擦力umg に達する。そこでの電場の強さ E= より 電気 13 静電気·単振動 47 HE 13 静電気·単振動 水平右向きにx軸をとり,原点を0 電場 電場 とする。水平方向に -ax で表される -出mg aq q*a =mg 電場(電界)をかける(xは座標で, aは 図P 正の定数)。そして,水平右向きにベ ルトを一定の速さで動かす。正電荷q は向きを含めて 一g"axと表せる(ばねの弾性力と類似)ので ド=-aqx + mmg ベルト (2) Pはベルトに対して左へ滑るので、動摩擦力は右向きに働く。静電気。 を帯びた質量 mの小物体Pを点Oの位置でベルト上に置くと,Pは F=-aq (x-mg) aq (3) 上式を変形すると ベルトに対して滑ることなく動き始めた。Pとベルトの間の静止摩 これよりPはェ= mg(< x)を振動中心として単振動をすることが aq 擦係数をL, 動摩擦係数を μ(<μ)とし, 重力加速度をgとする。 ベルトは帯電しないものとする。 分かる(復元力の比例定数K=aq)。 もちろん。振動中心で最大の速さとなるので 出mg aq Pはやがて位置:x=(1) ]で滑り出す。 その後のPに働く合力F は,Pの位置xを用いて, F=(2) (4)単振動のエネルギー保存則(Fエッセンス(上)p79)より と表せる。Pはx=bで一瞬 静止した後,左へ戻り, 位置 x2=D (3)で最大の速さ Um=L(4) となる。x=bから x2に至るまでの時間は カ=D(5) である。その 後,Pは x =(6) で再び一瞬静止し, 右へ動くが, x4=(7) でベルトに対して静止し, 再び滑り出すまでには, ベルトの速さを (関西大+大阪大) K(b-xx)?= るV | aq = (b-mg aq V aq m (5) 右端から振動中心に移るまでの時間だから、周期Tの一である。 m- m Vとすると,tz=(8)の時間がかかる。 (6) は左端で、振幅A=b-xだけ、 中心xxの左側にあるので(次図を 参照) =-A= 2xーb=mg なお,(4)は、。=Ao =(bーx)·2x/Tとして求めてもよい。 Level(1), (2) ★ (3)~(6) ★ (7), (8) ★★ ーb aq 会 ( (7) Pは左端から右へ向かって速さを増していく。次図のように, ベルトの 速度Vと同じになるのは, 単振動の対称性から(ベルトに対して滑り始め た)位置xと振動中心をはさんで同じ距離だけ左に離れた位置 xx となる。 Point & Hint 力学としては,ばねに付けられた物体の, 動くべ ルト上での運動と同等である。 自然長 ma P V (2) Pはペルトに対して左へ滑る。 すると動摩擦力 の向きは…。 ベルト V Oms (3)~(6) (2)の合力Fの式から運動 (地面に対する運 動)が確定する。そして,いろいろな量が求められる。ん (7) Pの速度がベルトの速度と一致するのは…。 それまでの運動のもつ対称性 0 を利用したい。 単振動のエネルギー保存則で考えてもよい。振動中心から同じ距離だけ 離れた位置での単振動の位置エネルギーは等しいから, 運動エネルギーが (つまり速さが)等しい。 次図より . = 2xーx= aq mg (2h-) X- = Xー A A 左端 中心 右端 b -V ロー 赤点線は単振動 黒点線は等速V (8) xに達するまでは, Pはベルトに対して左へ滑り, (2)の「Fに従う単振 動であったが、いったんベルトに対して止まると,静止摩擦力に切り替わ り,Xに達するまではベルトと共に等速Vで動く。 ね= 2(x- x) V X-X 2mg ミ) agV

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数学 高校生

問7と問8どうやってときますか?

時間に進む距離をym とするとき, y= 2.r" の関係が 000 実際の場面で、変化の割合はどんなことを表して あるジェットコースターでは, 斜面を下り始めてから 成り立つとします。 このジェットコースターで, 関数 y= 2c? の 変化の割合は,何を表しているでしょうか。 ,9の増加量は、 フェットコースターで を表しているかな。 たとえば、むの値が 1から3まで増加する ときの変化の割合は… ゆうなさん そうたさん (進んだ距離) (進んだ時間) の式で求められる。 平均の速さは, 斜面を下り始めてから1秒後, 3秒後までに進んだ距離は r=1のとき y=2×1°=2 (m) エ=3のとき y=2×3°=18 (m) したがって, 1秒後から3秒後までの間の平均の速さは (進んだ距離)_ 18-2 (進んだ時間) 18 16 2 =8 (m/s) …① 3-1 0の式で,進んだ時間をrの増加量, 進んだ距離を yの増加量と考えると, 関数 y= 2.r° の変化の割合は このジェットコースターの平均の速さを表している。 ののように 8m/sと書 上のOで, 次の平均の速さを求めなさい。 (1) 斜面を下り始めて1秒後から5秒後までの間 (2) 斜面を下り始めてから4秒後までの間 問7 sは seco ものであ 問8 このジェットコースターが斜面を下りるとき, だんだん速くなることを, 下り始めてから 1秒間ごとの平均の速さを求めて示しなさい。 1 0 1 I 0 2

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