右ページ黄マーカー部分について、なんでmω²=Kと置くのかが分かりません。単振動定数みたいな感じでKのまま答えに書くのか、それともKは問題では与えられててそれを元にmやωを求めていくのかなーって色々考えたんですけど分かりませんでした。解答お願いします！

4 データ ③ 周期 Tとその求め方 周期Tとは,単振動に対応する円運動が1周回るのにかかる時間 のことだ。円運動の角速度w (1秒あたりの回転角)は,この周期を用いて、 さて、 ②式と④式に共通して入っているものは何かな? えーと、 ②式と④式には共通の A sin wtが入っています。 2 [rad] 回転する w (rad/s) = T [s]間で かくしんどうすう と書けるね。 このωのことを単振動では角振動数という。 逆にこの式より、 周期 T は、 角振動数w を使って, 2π T= w そうだ。 ここから式変形が続くけど,一つひとつ丁寧に追ってね。 ②式を, A sinwt=xxo として,これを④式に代入すると, a=-ω'(x-x) ………⑤ となるね。 この⑤式は, 時刻によらず、いつでも成り立つ式だね。 ここで、この式の両辺に質量m を掛けてみると, ma= -mω^(x-x) ・・・ と書くことができるね。 さて、図6のように, 半径Aで角速 度ωの円運動を真横から見た単振動を 考えよう。 円運動が点Pを通過した瞬 間を時刻 t = 0 とする。 このとき対応 する単振動の (中) の位置 P′の座標を x=xとしよう。 時刻で円運動は点 Qを通過するが,このときまでの回転 角はwfとなっている。 このときの単 振動の位置Q′の座標は、図6より, さらに、この⑥式の右辺の係数をmw²=(定数K) ...... ⑦ とおくと, ma = -K(x - ): ......(8) wt: LAW となるね。 この⑧式は何を表しているかな? wt [00] =Asinwt...... ② Asinw P'Q間の距離 図6 となっているね。 左辺が ma・・・あ 運動方程式です! そのとおり。 この式はまさに単振動の運動方程式となっているね どうやって,この式から周期を求めるんですか? まず, 物体が座標 x (0) にあるときに運動方程式を立てて⑧式の形に もっていくと,とKが出るでしょ。このとき, ⑦式から,角振動数 また、このときの単振動の速度vと, 加速度α は, 円運動の接線 方向の速度Aw と, 向心加速度 Awをそれぞれ真横から見たものと w= K km ⑨ が求まる。 wが求まれば、 ①式より, して、図6より, T= =2L=2 mm Aw coswt. ③ a = Aw'sin wt....④ ここまでの話は長かったけど. 物理では公式を導く過程が大切 だから、一つひとつ確認してね 右向き正より ⑨より となっているね。 ここまで, じっくりと図6とニラメッコして もう となって, 単振動の周期 Tが求まるんだ。 CS度速canner でスキャン 第17章単振動 | 221

円運動と単振動にかなり苦手意識を持っていて、何度読んでも何を言ってるのかいまいち分かりません。特に写真の右ページの式変形についてですが、｢この式をあの式に代入したらこうなる｣というのは分かる、というか見たまんまなので理解出来るのですが、それが何？ってなってしまって自分のもの... 続きを読む

4 データ ③ 周期 Tとその求め方 周期Tとは,単振動に対応する円運動が1周回るのにかかる時間 のことだ。円運動の角速度w (1秒あたりの回転角)は,この周期を用いて, さて、②式と④式に共通して入っているものは何かな? えーと、 ②式と④式には共通のA sin wtが入っています。 w (rad/s) 2 [rad] 回転する = T [s]間で かくしんどうすう と書けるね。 このωのことを単振動では角振動数という。 逆にこの式より、 周期Tは, 角振動数 w を使って, 2π そうだ。ここから式変形が続くけど,一つひとつ丁寧に追ってね。 ②式を, T= W と書くことができるね。 さて、図6のように, 半径Aで角速 度ωの円運動を真横から見た単振動を 考えよう。 円運動が点Pを通過した瞬 間を時刻 t = 0 とする。 このとき対応 する単振動の (中) の位置 P′の座標を x=xとしよう。時刻で円運動は点 Q を通過するが,このときまでの回転 角はwfとなっている。このときの単 振動の位置Q′の座標は,図6より, Asinwt=x-xo として,これを④式に代入すると, a=ls'(x-x) …... ⑤ となるね。 この⑤式は、時刻によらず, いつでも成り立つ式だね。 ここで、この式の両辺に質量m を掛けてみると, ma= -mω^(x-x)...... ⑥ さらに、この⑥式の右辺の係数を mw²= (定数K) ma = -K(x - x)… ••••••⑦ とおくと, wt: LAW となるね。 この⑧式は何を表しているかな? wt [00] =x+Asinwt...... ② ▼Asin w x PQ間の距離 図6 となっているね。 また、このときの単振動の速度と, 加速度αは, 円運動の接線 方向の速度 Awと,向心加速度 Aω' をそれぞれ真横から見たものと して、図6より, w= K mm 左辺が ma･･あ! 運動方程式です! そのとおり。 この式はまさに単振動の運動方程式となっているね。 どうやって,この式から周期Tを求めるんですか? まず, 物体が座標 x (0) にあるときに運動方程式を立てて⑧式の形に もっていくと,とKが出るでしょ。 このとき, ⑦式から, 角振動数 ⑨ が求まる。 wが求まれば、 ①式より, T= =2=2 m Aw coswt... ③ a= ==Aw'sin wt ④ 右向き正より ここまでの話は長かったけど. 物理では公式を導く過程が大切 だから、一つひとつ確認してね ⑨ より となっているね。 ここまで, じっくりと図6とニラメッコして もう となって,単振動の周期 Tが求まるんだ。 CS ~度速tanner でスキャン 第17章 221

物理のエッセンスからです。 3枚目の下にある①、②より、Tの式が書かれてますが、この式は①②の式をまとめればこの式になるのでしょうか？ そうであるならどういうふうにまとめれば良いか教えて頂きたいです。

量mのPが水 平に円運動をしている。 Pの底からの高さはんである。 面の垂直抗力 N,Pの速さv, 周期Tを求めよ。 93* 滑らかな水平床上を長さの糸に結ばれて角速度 ので円運動する質量mの小球Pがある。糸の端は 高さんの点0に固定されている。糸の張力Sと床 からの垂直抗力 N を求めよ。 ω がある値 ω をこえ るとPは床から離れる。 ω を求めよ。 面から離れる 垂直抗力= 0 ・R→ P 鉛直面内の円運動 糸におもりを付けて鉛直面内で回したり,円筒面を滑り動く小球の運動な どは円運動であっても, 等速ではない (上へ上がるほど位置エネルギーに食 われてスピードが遅くなる)だけに扱いが難しい 鉛直面内の円運動を解く 1 力学的エネルギー保存則 2 遠心力を考えて,半径方向で 糸 T 4 v 解説〕 力のつり合い式をつくる。 Vo +1 mg 遠心力 図1のように長さの糸で結ばれたおもりを最下点から初速v で回す。角日 をなしたときの速さをv, 糸の張力を とすると,より 1212mv=1/2mu2+mgr(1-cos 0) mgr -mgrcoso

高３ 物理 円運動【摩擦と向心力】の問題です。 粗い回転盤の上で、回転軸からの距離が10cmのところに物体を置き、円盤の回転数をゆっくりと大きくしていくと、毎分60回転をこえたとき、物体がすべり始めた。重力加速度の大きさを9.8m/s²として、 物体と回転盤の間の静止摩擦... 続きを読む

知識 209. 摩擦と向心力 粗い回転盤の上で,回転軸からの 距離が10cmのところに物体を置き, 円盤の回転数をゆ っくりと大きくしていくと, 毎分60回転をこえたとき, 物体がすべり始めた。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 として, 物体と回転盤の間の静止摩擦係数を求めよ。 10cm 例題27 ヒント すべり始める直前で、物体は,最大摩擦力を向心力として等速円運動をしている。

（３）あたりからわからないので教えてください🙇

[I] 図1のように質量m, 半径αの球を水平な床の上に静止させておき、 球の中心を通る鉛直面 内で床から高さんの点に撃力P (力積) を水平に加える。 最初, 球は反時計回りに回転し滑り ながらxだけ進み (このとき球は常に床と接しているものとする), その後時計回りに回転し 転がり始める。 球と床の動摩擦係数をμ, 重力加速度をg, 角速度をw, 時間をt, 球の慣性モ ーメントを1=1/23ma2とし、空気抵抗は無視する。 以下の問いに答えよ。 (1) 撃力Pを与えた直後の球の重心の水平方向の初速度を求めよ。 (2) 撃力Pを与えた直後の球の回転方向の初角速度を求めよ。 (3) 球が滑りながら運動する間の並進運動の方程式を求めよ。 (4) 球が滑りながら運動する間の回転運動の方程式を求めよ。 (5)高さん=123のとき,球が滑りながら運動する時間を求めよ。 (6)高さん=2のとき,球が滑りながら運動する距離xを求めよ。 (7)撃力Pを与えた直後から球が滑らずに転がり始めるようにするには, 撃力Pの高さんをどの ように設定すればよいか答えよ。 h m a E x

(3)を教えてください。

1KW 201. ケプラーの法則と万有引力の法則 月は地球を中心とする半径rの円軌道を描くとして、 月の公転周期との関係を求めてみ る。 月が円軌道を描くための向心力は,地球と月との間の万有引力である。 地球と月の質量 をそれぞれ M,m, 月が地球を回る角速度を ω 万有引力定数を G とする。 (1)月が等速円運動するのに必要な向心力の大きさ F1 を求めよ。 \myw² (2)月にはたらく万有引力の大きさ F2を求めよ。 72 (3)周期Tと半径rとの関係として,をG,Mで表せ。 G4-2 2 2π T'= (2) 2=4213 2 mrm² GM 42 r3 GM mrw² m A M Mm G

ローレンツ力の分野です。（3）の解説の説明の交流電圧の角周波数が円運動の角速度と等しくなっていれば〰︎とあるのですがなぜそうなるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

【3】 正の電気をもつ質量の荷電粒子を加速する ことを考える。いま、半径 R,厚さの中空で半円 形の電極 AとBを図のように距離だけ離し、平面 上に置いた。ただし、厚さと距離はいずれも半 径Rより十分小さいものとする。2つの電極には図 の真上から見た図に対して紙面を裏から表に貫く方 向に磁束密度の大きさ B の一様な磁場がかかって いる。2つの電極ではさまれた領域 (Cとする) には 磁場はないものとする。電極AとBの間には交流 電圧V(f)=Vcos.ℓ,f が加わっており,t=0のと 真上から見た図) C A B P Be Bo /装置の\ 断面 CB 8E き、電極Aが高電位とする。 また領域Cの電場は一様とみなせるとしよう。 ABU Q FK この装置によって荷電粒子が加速されるようすは次のとおりである。 時刻 f=0 に電極 Aの右端の点Pに荷電粒子を置くと電圧V によって加速され、 電極 B に入る。荷電粒 子が2つの電極間の距離を移動する時間は十分短く、その間電圧は一定とみなせるもの とする。電極 Bに入った荷電粒子はローレンツ力を受けて円運動を行い,領域Cに達す るが、電極内の移動時間は領域を通過する時間に比べて十分長い。したがって、この 間に交流電圧の位相が180°変化していれば荷電粒子は再び電圧V によって加速され、 電 極Aに入って円運動を行い、領域Cに達する。 このように電極 A, B内で円運動した荷 電粒子は領域Cを通過するたびに加速をくり返す。以上を考慮して次の問いに答えよ。 (1) 時刻 f=0 電極 A の右端の点P に置かれた初速度の荷電粒子が電極 B に入ると きの速度を求めよ。 (2) 電極 Bに入った荷電粒子が行う円運動と円運動の向き(時計回り、反時計 回り)を答えよ。 (3)(2)の荷電粒子が電極 B内を通過する時間および領域Cに到達した荷電粒子を再 Vで加速するために必要な交流電圧の角周波数」をそれぞれ求めよ。 (4)(3)の荷電粒子が領域Cを通過して電極Aに入るときの速度 #27 電極 A内での円運 動の半径 および電極A内を通過する時間をそれぞれ で表せ。 (5)ここまでの考察により, 荷電粒子は領域Cを通過するたびに電圧Vでどんどん加速 されるが,加速に伴って電極 A, B内での円運動の半径がどんどん増大してしまい 荷電粒子が到達できる速度の上限が電極の大きさに依存してしまう。そこで,荷電粒子 の円運動の半径を保ったまま加速するには磁束密度の大きさと交流電圧の位相をどのよ うに制御すればよいか、答えよ。

問題(エ)で2倍になる理由がわかりません。点Pは初めて極大になるから(L1-L2)=mλから一倍になるのではないのでしょうか？説明お願いします。

問5 次の文章中の空欄 物理 エ に入れる語と数値の組合せとして最 も適当なものを後の①~⑥のうちから一つ選べ。 6 図6のように、振幅, 波長の等しい音を同位相で発している小さいスピー カー A, B がある。 Bの位置を通り, A, B を結ぶ直線に対して垂直な直線 上で, Bから離れる向きにゆっくりと進みながら音の大きさを観測した。 た だし,各スピーカーからの音の大きさは距離によって変化しないものとし, 反射音などはないものとする。 また, A, B からの音が強め合うときに,観 測される音は極大になるものとする。 A P 図 6 A Bの位置から進むと, 点Pではじめて音の大きさが極大となり,さらに 進むと,点Qで2回目に音の大きさが極大となったが,その後, 進み続け ても音の大きさは極大にならなかった。 この間, 音を観測する点でのAか らの距離とBからの距離の差の大きさは, Bから離れるにしたがって ウ なる。また、点PでのAからの距離とBからの距離の差の大きさ は, A, B が発する音の波長の I 倍である。なお, 図6 中の BP, BQ の長さは正しいとは限らない。 610 ウ H ① 小さく 1 小さく 2 小さく 3 大きく 1 (5 大きく 2 (6 大きく. 3 -7- ばれた図形の面 40.

rベクトル（t）を求めるのにまずは図を書いて求めようとしていたのですが、この問題の図の書き方が分かりません。 どうやってするのか教えてください 答えはわかっているのでどんな図になるのかは把握出来てます

xy 平面上で原点を中心とする半径の円周上を, 時刻 t = 0 に位置 (-r, 0) から時計回り に角速度で等速円運動する物体がある. →1s間に移動した速度 (1) 時刻 t における物体の速度の成分を求めよ. (2)時刻における物体の加速度を成分表示せよ. (3) 加速度の向きと大きさを答えよ.

物理 等速円運動です (3)なんで半径rと問題に書かれているのに、半径=vになるのか教えてください。

36-20 糸につながれた質量mの小球が、 水平面内で半径r, 速さvで等速円運動をし ている。 (1) 等速円運動の角速度の大きさはいくらか。ち (2) 微小時間 At の間の回転角はいくらか。 (3) 微小時間 At の間の速度変化の大きさvはいくらか。 また、 その向きをいえ。 (4) 等速円運動の加速度の大きさはいくらか。また、その向きをいえ。 (5) 小球の半径方向の運動方程式を立てて、 小球に働く糸の張力の大きさTとその 向きを求めよ。