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活用しょう! 日本-ブラジル間を飛行機で飛ぶと? それぞれ ニ均点は この意で学んだ考え方を送用して、身近な題材の問題を解いてみよう。 いた式 領上で、ブラジルは日本のおおよそ反対側にある。現在の ころ、日本ーブラジル間の飛行機の直行便はないが、下の は 行でができたらと設定したときの、めいさんとパイロットである お父さんとの会話である。 めい:もし、日本-ブラジル間の直行便ができたら、飛行距離や飛行時間はどれくらいかな。 父:地面からの高さを高度というのだけど、飛行機は高度約9~14kmを飛ぶよ。便によって、 高度は変わるんだけど、偏西屋の影響を考えると、日本からブラジルに向かうときより、 ブラジルから日本に向かうときのほうが低い高度を飛ぶことが多くなりそうだよ。 めい:行きと破りの飛行距離の差も求めてみようかな。 R行距離 めいさんは、ブラジルは日本のちょうど反対側にあるものとし、 恐行距離は右の因のように半円の弧の長さで求められると考えた。 公行機は一定の高度を保って飛び、離着陸のことは考えないことに 日本 する。 ロ地球の半径をrkm として、次の問いに答えなさい。 めいさんは、行き(日本からブラジルに向かうとき)は高度 a km,帰り(ブラジルから日本に向かうとき)は行きよりbkm 低い高度を飛ぶと考えた。行きと帰りの飛行距離の差を求め なさい。ただし、a>bとする。 ブラジル (行きは高度akm, 帰りは高度 (a-b)kmを飛ぶね。 2 Oの結果から、行きと帰りの飛行距離の差についてわかることを次のア~エから選び、記号 で答えなさい。また、そのように考えた理由を説明しなさい。 の 地球の半径の長さは関係するが、行きの高度は関係しない。 ○ 地球の半径の長さも,行きと帰りの高度の差も関係する。 の 地球の半径の長さは関係しないが、行きの高度は関係する。 地球の半径の長さは関係しないが、行きと帰りの高度の差は関係する。 説明 ●記号 高度12kmを飛び、地球の半径を6378km, 飛行機は時速900km で進み,円周率を3と すると、日本-ブラジル間の飛行時間は何時間か求めなさい。 圏2年 60

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物理 大学生・専門学校生・社会人

力学・基準振動についての問題です。 (4)以降が分かりません。 (4)のように異なる固有角振動数の問題ではどのようにして基準振動を考えればよいのでしょうか? (5)以降は同期現象だと思うのですが、どのように解けばよいのでしょうか?ちなみに(5)はΔω=2Ksin(Δφ*)と... 続きを読む

以下の問I、IIに答えよ。 また、結果だけでなく、導出過程も簡単に記すこと。 I長さの異なる紐をもつ二つの振り子の問題を考える。図1の ように』軸の正の方向を鉛直下向きとし、振り子の支点は2軸 上にあるとする。それぞれの振り子につけられている質量m のおもりは鉛直下向きに重力を受け、2軸に垂直な面内を運動 する。紐の長さはそれぞれい,であり、4>&とする。おも りの大きさや紐の質量は無視でき、運動の際に組はたるまな いとする。重力加速度をgとして、以下の問いに答えよ。 まず、支点でのまさつの効果を無視し、二つの振り子が独立に運動する場合を考える。紐の長 さがん,&の振り子の振れ角を、図1のように支点を通る鉛直下向きの軸となす角度として、そ れぞれ1,2とする。 図1 (1) 紐の長さが1の振り子のz軸まわりの角運動量 L。を求めよ。 (2) z軸まわりの角運動量 L,の時間微分の満たす方程式を示せ。 (3) が十分小さい微小振動のときの固有角振動数 w」を求めよ。 次に、二つの振り子の角度間に線形の相互作用がある系を考えよう。すなわち、Jを定数とし て、角度6,2 の運動方程式が d? =-w +J(B2 - h), d2 2= -5 + J(G,- Ba), と表せるとする。ここでwとwaは相互作用がないときの振り子の固有角振動数である。 (4) (t = 0) > 0, 0z(t = 0) = 0から静かに運動を始めるとき、その後の運動を基準振動の考 え方を用いて定性的に説明せよ。 dA dp 0, dt 振り子の角度0を振幅 Aと位相ゅを用いて0= Acos ¢ と表すと、単振動は、 と表される。ニつの振り子間に非線形相互作用があるとき、二つの振り子の位相1と2の時 間発展は上記のwiとw2を用いて次のように表せるとする: =W dt d の1=wi+ K sin(¢2- ), d 2= w2+ K sin(¢- p2). dt dt ここでKは定数とする。二つの位相の差 △¢ = 2- のが時間依存せずに一定の値をとること を「位相が同期する」という。 (5)位相が同期するときの位相差△がと固有角振動数の差 Aw = w2-wiの関係を求めよ。 (6) 位相が同期するときの振り子の角振動数”を求めよ。 (7) 位相差 AゅがAがから微小にずれても、十分時間が経った極限で位相が同期する条件を導 き、その条件をKとAwを軸とする平面上の領域として図示せよ。

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