(5)の単振動、最大の速さについての質問です！解説は理解出来てますが、2枚目にあるように単振動の位置エネルギーで表せないのはなぜですか？

114 力学 38 単振動 水平面内において一定の角速度ので 回転している円板がある。 円板上には, 半径方向にみぞが掘られており、その中 にばね定数k,自然長のばねが置かれ ている。 ばねの一端は中心0に固定され, 他端には質量Mの小球Pがつけられてい る。 Pはみぞの中を滑らかに動け, 0 か つ らPまでの距離rを用いておもりの位置を表す。 いま、円板上で静止 している観測者Aには, Por=ro の点に静止して見えた。 真上から見た図 Level (1), (2)★ (3)~(5)★ Point & Hint W (1) ro をlk, M, ω を用いて表せ。 (2) こうなるために必要な角速度に対する条件を表せ。 次に,Pをみぞに沿って外側に動かし, 点0 からの距離 n の点で静 かにPを放したところ, P はみぞの中で運動を始めた。 (3) Pが位置にあるときAが見る加速度をaとすると, A が書くべ き運動方程式はどのようになるか。 みぞ方向外向きを正とする。 (4) Pの位置を,rの代わりに ro から測ってx=r-ro を用いて表 すと, 運動方程式の右辺の力はLx の形になる。 Lをk, M, ω を 用いて表せ。 (5) Pを放してからばねの長さが最小となるまでの時間, ばねの長さ の最小値,およびAが見るPの最大の速さをk, M, w, ro, n, のう ち必要なものを用いて表せ。 (北海道大) Aにとっては遠心力が現れている。 (2) (1) の答えの形から自然に条件が決まってくる。 (5) (4) の結果からPの運動が確定する。 P the p LECTURE (1) 遠心力と弾性力のつり合いより Mrow²=k(ro-l ... (2)>0より kl Yo= k-Mw² k-Mw² > 0 k w√ M 回転が速過ぎると(ωが大き過ぎると),弾 性力より遠心力がまさり つり合う位置がな くなってしまう。 (3) ばねの伸びは -l と表せるから Ma=Mrw²-k(r-1) (4) 上式に r = ro+x を代入すると ( 38 単振動 •mmmm 自然長 遠心力がかかるから, | ばねは伸びているはず。 ①を用いた 115 遠心力 Mをmと書いてい ないだろうか? 物体上から見たとき 向心 外から見たとき ▷じゃ Ma = M(ro+x)w² − k(ro+x-1) ) =Mxw²2-kx =-(k-Mω²)x ......2 ∴. L=k-Mo² (2)で求めた条件よりLは正の定数であり,②はPがx=0(力のつり合 い位置)を中心として単振動をすることを示している。 (5) ②から単振動の周期Tは M 最大の速さは、 公式 Vmax = Aw より [ro を代入する) より速い Queeeeeeeeeeee- 0 Yo T=2nvk-M²2 2π√ とする誤りが多い。ばね振り子の周期 k が不変となるのは、ばねの力のほかに一定の力 がかかる場合のことである。 遠心力は半径と ともに変わる力である。 ばねの長さが最小となるのは, 内側の端の位置にくるときだから、端か ら端までの時間は半周期。よって, M T= √k-M₁² 振幅Aは上図より, A = n-ro よって, ばねの長さの最小値は ro-A=2ro-n # A 中心 k-Mos² A² = (n-1)√² M

物理基礎の問題です。教えてください。

空気の抵抗を受けて,質量m[kg]の物体が一定の速さひ [m/s]で鉛直下向きに落下しているとする。 重力加速度の大きさをg [m/s2] とする。 (1) このとき, t[s〕間での運動エネルギーと位置エネルギーの変化をそれぞれ求めよ。 (2) 空気の抵抗によって物体がt [s] 間に失う力学的エネルギーE[J]を表せ。

③と④について詳しく教えてください。

6. 〈電子殻と原子核〉 .p. 原子核を取り巻く電子が存在できる空間の層は,電子殻と呼ばれる。電子 殻はエネルギーの低い順からK殻, 殻,M殻, N殻と呼ばれる。 K 殻では2個,カ殻では8個,M殻では[(イ) 個, N殻では 32 個まで電子 が収容される。それぞれの殻には、電子が入ることのできる軌道と呼ばれる場所が1つ 以上あり,1つの軌道は、電子を2個まで収容することができる。右上図に示すように. 元素記号に最外殻電子を点で書き添えたものは電子式と呼ばれる。電子はなるべく対に ならないように軌道に収容される。 対になっていない電子は電子と呼ばれ、その 数は に等しい｡ 周期表の同じ周期の1族元素の原子と比べると, 2族元素の原子では,原子核の正の 電荷が増大・減少) し, 原子核が最外殻電子を引き付ける力が強くなる。原子から1 一個の電子を取り去って, 1価の陽イオンにするのに必要なエネルギーを第一イオン化エ ネルギーと呼ぶが, 1族元素の原子と比べて原子核が最外殻電子を引き寄せる力が強く なる結果, x族元素の原子の第一イオン化エネルギーは(大きく・小さく)なり、原子 の大きさは(大きく・小さく)なる。 (1) (ア)~(エ)に入る最も適切な語句、数値、 あるいはアルファベットを答えよ。

この問題の（２）なんですけどどうして－９.8 がつくのかが分かりません。誰か教えてくださるとありがたいです

弾性エネルギー合 運動の法則 思考 145 滑車と力学的エネルギー図のように, なめらかに回 転する軽い定滑車にかけた糸の両端に, 質量 2.7kgの物体A と質量 2.2kgの物体Bを結ぶ。 A, B を同じ高さで支え, 静 かに支えを取ると, Aは下向きに, B は上向きに運動を始め る。はじめの位置を重力による位置エネルギーの基準とし, 2.0m 移動したときについて,次の各問に答えよ。ただし, 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) A,Bの重力による位置エネルギーの和はいくらか。 (2) A, B の速さはいくらか。 [知識] 146. ばねの縮み図1のように, なめらか な水平面上にばね定数をのばねが置かれ,一 端が固定されている。 質量mの物体が速さ 2の他端に衝突した。 (1) ように, ばねがxだけ縮んでいる ばねの弾性エネルギーはいくらか。 体の速さはいくらか。 図2 2.0m いくらか。 妹の長さ- m 12.0m x 発展例題 9 ばねと力学的エ ばね定数kの軽いばねに質量 図(a)のように鉛直に立てる。 の物体を手でもって皿の上に 振動を始めた。 重力加速度の 問に答えよ。 (1) 物体が最下点にきた ら距離 x 下がっていた (2) 物体の速さが最大 1000000000円 例題! 物体は重力と 指針 され,その力学的エネルキ (1) 最下点での物体の速 (2) 物体の速さが最大 ギーも最大となる。 解説 (1) は 準にとる。 図(b) の 学的エネルギー保 0=-mgxo-

緯度20℃付近で水蒸気圧が2hpa以下で極小となるのが分かりません。

られている。 7 正解は③ 6 ①正文。大西洋を挟んだ両大陸の海岸線を合わせるとパズルのようによく一致する。 6 ②正文。 グロッソプテリス (ペルム紀に繁栄した裸子植物) 等の化石が, 南米南部, アフリカ南部,南極大陸北部, インド, オーストラリアなどに分布し,これらの 大陸が一つの大陸を形成していたと考えると,その分布の様子を合理的に説明で きる。 ③誤文。 この事実はウェゲナーが大陸移動説を提唱した 1912年当時にはまだ知ら 大気・海洋 れていなかった。 また, これは海洋底が拡大している証拠であって、大陸移動を 直接説明するものではない。 ④正文。化石と同様に氷河地形の分布が, パンゲアを考えると合理的に説明できる。 第4問 Aやや難《低緯度の大気の様子》 問 1 正解は ② ①不適。低緯度で水蒸気が多いのは、高温の海水からの蒸発が盛んなためである。 ② 適当。 0℃の等温線と2hPa の水蒸気圧を表す破線を見ると、緯度20°付近で水 蒸気圧が2hpa 以下で極小になり、 それより低緯度や高緯度では水蒸気圧が2 hpa より大きくなっている。 同じ温度での相対湿度は水蒸気圧が低いほど小さく なるので, 水蒸気圧が極小になっているところが相対湿度が極小のところである。 ③不適。北緯 70°において, 高度3km では水蒸気圧は1hPaになっている。 相対 湿度は100%を超えていないので、 飽和水蒸気圧は1hPa より大きいことになる。 すなわち, 高度3kmの気温は-20℃より高いことがわかり -20℃の等温線は 高度3km よりも上空にある。 ④不適。 図1から赤道付近の気温減率は0.6℃/100m 程度と読みとれる。これは 乾燥断熱減率1℃/100mよりも小さいので、 絶対不安定とはいえない。 8 正解は① 運。積乱雲は大気が不安定になったときに発生する。 大気が不安定になるのは、 くさん含み、上空に寒気が流れ込むなどして気温

明日テストなのですが解き方が分からないので教えていただきたいです！

86 なめらかな曲線上での運動 図のように, 最初静止していた物体がなめ らかな曲線上をA点からB点まで滑りおり た。 物体の速さはいくらになるか。 A 0.40m B

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X Y が間隔で平行に置かれている。2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が9となるように傾斜している。 水平 部分の左端には,抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池Eが接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをg として,以下の問に答えよ。 R P [CL] Yt P' R, m B レール Y レール X 図 1 0 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度v を与えたところ,やがて PP'はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 -37- 0 問金属棒PP' の速さがひとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P'′ か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, L, B, ” を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗Rと金属棒PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け｡ R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBl=2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, a, I, l, B を用いて表せ。 ma = -IBl (4) 加速度αを, m, R, l, B, v を用いて表せ。 VBl VB²l² a = - VBR XBlx m [= 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に, 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 mo² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒 PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり, その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ。 = 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒 PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒 PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを W, P, m, g, 0 を用いて表せ。 -38-

この問１０の２ばんってどう解くんですか？

19 水平面上で、ばね定数kのばねの れている。 ばねの他端に質量mの物体を押し付け. 自然の長さからしの長さだけばねを縮め、静かに はなすと、物体は、ばねが自然の長さになったとき にばねからはなれ、点Aを通り過ぎてある位置で静 止した。 図の点Aから左側はなめらかな面であるが、 右側は摩擦係数がμの粗い面で ある。重力加速度の大きさをgとして、次の各問に答えよ。 A (1) ばねが自然の長さからxの長さだけ縮んでいる時の, ばねの弾性エネルギーはいくらか。 (2) 物体がばねからはなれ、点Aから左側を運動しているときの速さを求めよ。 (3) 物体が点Aから静止するまでにすべった距離はいくらか。 滑らかな傾斜30" の斜面と滑らかで段差のある水平面がつづいている。 ここで、質量 10 m[kg] の小物体を水平面から高さ [m] のP点から静かに離した。 重力加速度の大き さをg [m/s^²] として次の各問に答えよ。 (1) 小物体が斜面を滑りきるまでに『重力が小物体にした仕事』および『斜面が小物体に 与える垂直抗力がした仕事」 をそれぞれ求めよ。 (2) 小物体が水平面を進むときの速さを求めよ。 の粗い水平面を持つ。 水平面を滑ってきた小物体は台の上面に滑り込むと、 やがて台に 対して静止した。 小物体と台との間の動摩擦係数をμ とする。 図のように段に接するように質量 M [kg] の台が置かれている。 この台は段差と同じ高さ h[m] (3) 小物体がまだ台の上を滑っているときについて, 小物体が受ける力と台が受ける力を それぞれ矢印で図示せよ。 - (4) 小物体が台に対して静止するまでの時間とその時の速さを求めよ。 なお、 解答欄には 考え方の過程や途中式なども記述すること。 (5) 小物体が台に対して静止するまでに摩擦力によって失われた力学的エネルギーの 大きさを求めよ。 m[kg] 小物体 30% M [kg] 台

(4)が分かりません💦 2枚目が解説です。 kΔTcaと置くところから全く分からず...どなたか解説お願いします🙇‍♀️

例題 21 気体の変化 114 115 118 120 121 126 下図のように, 物質量が一定の理想気体をA→B→C→A と状態変化させた。 B→C は等温変化であり, A での絶対温度は300Kであった。 (1) B での絶対温度 TB 〔K〕 と C での体積Vc[m²] を求め p[Pa〕↑ よ。 (2) A→Bの過程で,気体が吸収した熱量は AT I QAB=9.0×10°〔J〕であった。 気体が外部にした仕事 WAB〔J〕はいくらか。 また,気体の内部エネルギーの0.30 変化 AUAB〔J〕はいくらか。 (3) B→Cの過程で,気体が外部にした仕事は WBc=9.9×10°[J] であった。 気体の 内部エネルギーの変化4UBc 〔J〕 はいくらか。 また, 気体が吸収した熱量QBc〔J〕 はいくらか。 3.0×105 1.0×105 C Vc V[m³] (4) C→Aの過程で,気体が外部にした仕事 WcA〔J〕 はいくらか。 また, 気体の内 部エネルギーの変化 4UcA 〔J〕, および気体が放出した熱量 QcA [J] はいくらか。

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-