力学の問題です。ハイライト部分の問題ですが、自分の解き方の力学的エネルギーを使った考えのどこが間違えなのかを教えてほしいです。

入試問題を 漆原の解法で解こう 解答編 p.4~p.9 最重要 重要問題 01 糸でつながれた2物体の運動 天井 図のように、伸び縮みしない糸の一端を水 平と0の角をなすなめらかな斜面上のおもり Aと結び, その他端を定滑車P, およびおも りBがつり下がっている動滑車Qに通し, 天 井に固定した。 いま, おもりBを床からLの 高さに置き、静かに手を放したところ, おも りAは斜面に沿って上り, おもりBは落下を 始めた。 おもりAとBの質量をそれぞれ M と M2, 重力加速度の大きさをgとし,滑車 と糸の質量および滑車と糸の間の摩擦は無視 できるものとする。 M₁ A B M2 (1) おもりAの加速度の大きさは, おもりBの加速度の大きさの何倍か。 (2) 糸の張力の大きさを求めよ。 (3)おもりBの加速度の大きさを求めよ。 (4) おもりBが床に衝突するときの速さを求めよ。 (5) おもりAが斜面に沿って登り得る最大の距離を求めよ。 <東海大 〉 重要問題 02 摩擦力を介した2物体の運動 水平面に対して角0傾いた広い斜面がある。 図のように, 斜面上に質量 m1 の平板Aを置 き,さらにAの上に質量m2の小板Bを置き, 両者が動かないように支えておく。 支えを静 かにはずしたとき, 斜面の上をAが,またA の上をBが, それぞれ下方にすべり出した。 斜面とAとの間, およびAとBとの間の動摩 B A 擦係数をそれぞれ141, 12 (12μ12), 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 斜面に平行な方向のBの加速度を求めよ。 ただし, 斜面下向きを正とする。 12 第1章 力学

50の(3)で衝突した後の速度を求める時どうして運動量保存の式立てて、反発係数の式立ててってやらなきゃなんですか?単純にeかけてはねる方向を予測してマイナスつけたりするのでは何か不都合があるのでしょうか？ 教えてください、お願いします

知識 OP A B W 50. 台と小球の運動 図のように、なめらかな曲面と 水平面、 鉛直な壁Wをもつ質量Mの台が、 摩擦のない 床の上に置かれている。 台上の点Pから、質量mの小 球を静かにすべらせた。 壁Wと小球の間の反発係数 をe(0<<1)、点Pの水平面 AB からの高さをん、重 力加速度の大きさをg とし、 速度はすべて床に対するものとして、 右向きを正とする。 (1) 小球と台が運動している間、 小球と台の運動量の水平成分の和を求めよ。 (2)小球が最初に点Aを通過するときの、小球の速度と台の速度を求めよ。 (3) 小球が壁Wと最初に衝突した直後の、小球の速度と台の速度 V' を求めよ。 (4) 衝突後、 小球が達する最高点の水平面 ABからの高さん' を求めよ。 (17. 兵庫県立大 改) 例題 5

（4）なんですけど磁場から受ける力は常に左向きって書いてるんですけどそれがなんで左向きか自分で調べたりしたんですけどわからなくてわかりやすく教えて欲しいです😭

6.電磁 e d この外 161 磁場を横切る正方形コイル[ 難易度 に向かう磁束密度B の一様な磁場がある。 この 磁場中で, 1辺の長さα (<L), 抵抗値R の正 図のように, 0≦x≦Lの領域に紙面裏から表 方形の一重コイルを, + x方向に一定の速度で で移動させる。 このコイルの各辺は, x軸または 軸に平行に保たれている。 コイルの右端が x=0からx=L+αの点に達するまでの範囲 a について,次の(1)~(4)で与える物理量はどのようち な変化を示すか, グラフをかいて答えよ。 ただし いずれのグラフも, 横軸にはコイルの右端の位置 をとるものとする。 また, (5) の問いに答えよ。 B L (1) コイルを貫く磁束の変化をグラフにかけ。ただし、紙面裏から表に向かう 向きの磁束を正とする。 (2) コイルに流れる電流Iの変化をグラフにかけ。ただし,図においてコイルを反 時計回りに流れる電流を正とする。考 (3) コイルで消費される電力Pの変化をグラフにかけ 雲る壮な ④4 コイルを一定速度で移動させるために必要な力Fの変化をグラフにかけ。た +x方向の力を正とする。 コイルに答えられるエネルギー できる (5)上で考えた範囲でコイルが磁場内を通過する間に力Fがする仕事を求めよ。 5

この問題の(3)において、次のように考えました。 仕事W=qVだから、Wは q×{(3√2-2)kQ/6a - kQ/2a} =(3√2-5)kQq/6a 原点における電位をVo、点Cにおける電位をVcとすると、 Vo>Vcでq>0より、外力はy軸の正の方向。だから答えにマ... 続きを読む

10 Chapter 3 電位 確認問題 9 3-4 に対応 右図のように,点A, Bに電気量-Q, +Q[C] の電 荷が置かれている。 ただし, Q>0とする。 また, クー ロン力による位置エネルギーの基準は無限遠とし, クーロンの法則の比例定数をkとする QA(0,2a) (1) 原点における電位を求めよ。 B(a, 0) +Q (2)点Cにおける電位を求めよ。 0 IC (3)電気量+α [C] の電荷を原点から点Cへと ゆっくり移動させるとき,外力のする仕事 Wはいくらか。ただし, g>0とする。 C(0, - a) BAR JU 解説 Q (1)点Aの電荷による電位はーん 点Bの電荷による電位はん です。 電位 2a a その重ね合わせより V=-k- +k⋅ = 2a Q」 kQ a 2a (4) Q (2)点Aの電荷による電位は-k- 点Bの電荷による電位はん- 9 3a √2 a Qです。電 位の重ね合わせより を Q V=-k+k- Q = 3a √2 a 3√2 a (3-√√2) kQ (3√2-2) kQ (3) 移動前後の静電気力による位置エネルギーの変化は, 外力のした仕事にな 6a るのでした。 kQq 原点における位置エネルギーは Uo= 2a (3√2-2) kQq 点Cにおける位置エネルギーはUc=- 6a 仕事とエネルギーの関係より U+W=Uc なので W=Uc-Uo= (3√2-2)kQq_kQq (3/2-5) kQq 6a = 2a 6a 確 図 た 信

8行目まで分かりません、なぜqVaからqVbを引くのでしょうか？教えてください

B 電位差と仕事 9 [C]の電荷が点 A (電位)から点B (電位 Vs) まで移動するとき、静電気力がする仕事 WAB [J] 静電気力 A a VA がする仕事 電位差 WAB V 電位 電場の強さ(単位へ 電場の方向の1m当 ち電位の傾きを表し は、静電気力による位置 エネルギーの差に等しい。 p.227 (7) JL U=gV B--- V 5 WAB = QVA-QVB = g (VA-VB) (8) 静電気力 AB間の電位の差を V = VA - VB とおくと 図 15 電位差と仕事 め、電場の強さの れ, 1V/m は 1N/ 図16では,AL 場はA→Bの向 (9) 電場は電 WAB=gV (electric) potential difference と表される。2点間の電位の差を 電位差 または電圧という(図1)。 低いほう voltage 静電気力とつりあう外力を加えて,電荷をAからBまでゆっくりと 移動させる場合には,この外力がする仕事はWAB となる。 10 問8 強さ 30V 線上に点 が15V 高 問7点Aは点Bよりも電位が2.0V 高いとする。 電気量 +3.2×10 C の電荷を AからBまで運ぶとき, 静電気力のする仕事は何Jか。 例題 3 一様な C 電場と電位差との関係 電場と電位差との関係を考えよう。 最も簡単な場合として,強さと向 きが空間のどこでも一定である電場 (一様な電場) を考える。 正・負等量 に帯電した2枚の広い金属板を接近 15 一様な電場E q 静電気力 |F=qE d 20 図16 一様な場 B x軸に の関 (1) 2 電 解(

（4）のコンデンサーが2個あってそれが直列に繋がれているという考え方がわかりません。コンデンサーは2つ極板があって計算ができるのではないのでしょうか😭😭　テストが近いため至急お願いしたいですᐡ т · т ᐡ

4 d 真空中において、面積Sの2枚の極板を間隔離し て置いて, 起電力Vの電池につなぎ, スイッチSを 閉じて充電した。 真空の誘電率を とし, 極板間の 電場は一様とする。 S (1) コンデンサーの電気量, 極板間の電場の強さ, 静電エネルギーをそれぞれ求めよ。 (2) スイッチを閉じたまま, 極板間隔を2d にした。 電気量と電場の強さを求めよ。 S (3) 極板間隔をもとのdに戻し、スイッチを開いてから, 間隔を2dにした。 極板間の電圧 を求めよ。 また, 間隔を広げる際に必要な外力の仕事を求めよ。 (4) 続いて,スイッチは開いたまま, 極板間の右半分に厚さd, 比誘電率 Er の誘電体を挿 入した。 電気容量と電圧を求めよ。

単振動についてです。 重心から見ると重心より左のAの部分の単振動と右側のBの部分の単振動に分けて考えられる、とありますが、これはなぜでしょうか？ また、この一連の運動を静止した観測者が見た場合はどのように運動するのでしょうか？(問題文中にAとBは振動しながら右向きに進む、... 続きを読む

[知識 237. ばねのにつけられた物体の運動 v k 水平面上に, なめらかな溝をもつ直線のレー ルがある。 この溝の中に,質量M, mの小球A, Bを置き, 両者をばね定数んのばねでつないだ。 M 0000000000000000 A B m ある瞬間に, Aに大きさの右向きの速度を与えると,その後, AとBは, 振動しなが ら全体として右向きに進んでいく。 次の各問に答えよ。 (1) AとBをまとめて1つの物体とみなしたとき,その重心の速度の大きさを求めよ。 (2) 重心から見たBの運動は単振動になる。 その周期を求めよ。 (3) 重心から見たBの単振動の振幅を求めよ。

(2)は運動量保存則を使って解くことは出来ないのですか？

9 単振動 単振動 変位に比例する復元力による運動 F=-Kx単振動 合力 F m 振動中心(x=0)は力のつり合い位置 0 x 周期 T=2π m エネルギー保存則 1/12mo+1/2 Kx=一定 ばね振り子 ... K=k (ばね定数) のケース 周期 T=2vk m ※ ばねが水平でも鉛直 でも斜面上でも不変 物体AとBがあり,質量はそれぞ れと3mである。 なめらかで水平 な床の上で,一端を壁にとめた軽いば ねの他端にAをつなぎ, 離れないよ うにする。 次に, BをAに接触させ て, ばねを自然長 より x だけ押し 縮め、静かに手を離した。 ばね定数を んとする。 A B Xo lo AX Xo Xo 2 0 Xo T T 3 2T 2 -xo (1) 手を離したあと, はじめAとBとはいっしょに運動する。 (ア) ばねの長さが1のときの, 運動方程式をA, B それぞれについて 記せ。 ただし, 加速度をαとし, AがBを押す力をNとする。 (イ)N を l, lo, kを用いて表し, BがAから離れるときのを求め よ。 (2) Aから離れたあとのBの速さ”はいくらか。 (3)Bが離れたあと, ばねの最大の長さlmはいくらか。 (4) 自然長からのばねの伸びをxとし,xの変化を時間tについてグラ フに描け (ただし, 図中のTはT=2√m/kであり, t=0のとき x=-x である)。 (東京学芸大 +名古屋大)

(3)についてです。 解答で図4のときと図5で運動量保存の式を立てていますが、AとバネとBを一つの物体系とすると、図4ではAが壁(=外力)から垂直抗力を受けているので、運動量保存は成り立たないのではないか、と思いました。どうしてここで運動量が保存されているのか教えて頂きた... 続きを読む

[知識] 203. ばねと衝突 図のように 小球A, B, Cが A B C Vo 一直線上に並んでいる。 A, Cの質量をm, Bの 質量をMとする。 AとBは, ばね定数んの軽いば 000000000000 ねでつながれている。 はじめ, ばねは自然長であり,A,Bは静止している。 また, A は壁に接している。 小球の運動は一直線上でおこり,床はなめらかであるものとする。 (1) Cが左向きに一定の速さで運動し,Bと弾性衝突をした後, 運動方向を右向き に変えた。この衝突直後のBの速さVを,m, M, v を用いて表せ。 (2)(1)の衝突の直後から,Bの運動に伴い, ばねはいったん縮んだ後、再び伸びて自 然長にもどる。この間に壁がAに与える力積の大きさを,Vを用いて表せ。 (3) ばねが自然長にもどった後, Aは壁をはなれ, ばねは伸縮を繰り返しながら、全体 として右向きに運動する。この運動でばねが最も縮んだときの自然長からの縮み、お よびそのときのA,Bの速さを,Vを用いてそれぞれ表せ。 (13. 神戸大 改) 例14

(3)の解答で　状況が不明なので速度で　とあるのは(1)の静止していた状態から打ち出した状況と違い、(3)の状況では、Qを左に打ち出したからといって、左向きに進むとは限らないため速さで表すことは出来ないからですか？

R Q P m m 2m 20 質量がそれぞれ2mm,mの3つの 部分 P Q R から成るロケットが宇宙空 間で静止している。 はじめ, R を左向きに 打ち出した。放出後のPQ から見た R の速さはuであったので, P・Qの速さは (1) である。また,この 際に要したエネルギーは (2) である。 続いて,Q を左向きに打ち出した。 放出後のPから見たQの速さは やはりであったことから, Pの速さは (3) となっている。 (立命館大 +東北工大)