🆘緊急です。明日テストなので答えてほしいです ⑶で、【重力は万有引力と遠心力の合力】というのはわかるのですが、ルートを取るのはなぜですか？ ⑷ではルートを取ってないのにわかりません！！

確認問題 緯度と重力加速度 際には 地上にある質量mの物体Pにはたらく重力Wは,地球から受ける W 遠心 きる。 万有引力Fと地球の自転による遠心力F の合力で表される。 地球 を質量 M, 半径Rの球とし, 万有引力定数をG とする。 図は地球 の断面を示している。 北極 N 物体P 地球の中心 赤道上 の点E (1) 物体Pは緯度の地点にあるものとする。 地球の自転の角速度 とするとき, 物体Pに生じる遠心力F' の大きさをm,R, 0, ω の中から必要なものを用いて式で表せ。 南極 S (2) 物体Pと地球との間に生じる万有引力Fの大きさを,G,M,m, R, 0, ω の中から必要なものを 用いて式で表せ。 (3) 物体Pに生じる重力加速度の大きさgを,G,M,m, R, 0, ω の中から必要なものを用いて式で 表せ。 (4) 物体が赤道上の点Eにあるときの重力加速度の大きさを gE, 北極にあるときの重力加速度の大 きさを とする。 両者の差 4g=gNEをRとを用いて式で表せ。

添付した問題と解答に対して、以下の文章は間違っていますでしょうか？ 「重力は万有引力と遠心力の合力方向に働くから、地球による重力のみで図のような軌道上を運動することはできない。」 御回答よろしくお願い致します。

思考 記述 247. 人工衛星の軌道 仮に 日本の鉛直上方に静止して見え る人工衛星を考えると,その人工衛星は、 図のような軌道をま わる必要がある。 しかし, 地球による重力のみで運動している 人工衛星は,そのような軌道をまわることはできない。 静止衛 星が, 赤道上空の円軌道をまわらなければならない理由を簡単 に説明せよ。 日本・ TAS 人工衛星 赤道 9.SAS

ㆍ物理の等速円運動の加速度のところです。 ㆍ？ᆢ写真２枚目の２行目のオレンジ線の部分vωはどのから導けるかがわからないので教えていただけると助かります。

運動の加速度(PAL) B 周期と回転数 period r 27 等速円運動する物体が回転する時間を周期という。等速円運動の 半径を [m], 速度を w [rad/s], 速さを v[m/s], 周期をT[s] とする と、1回転したときの物体の移動距離は円周 2[m] であるから (πは円 2周率)(60)を用いると次の式が得られる。 @a き 270 2π と TU (T) T= ビー W= ‣ p.65 r (61) v=rw (60) ①秒 当たりの回転の回数を回転数という。回転数の単位にはヘル 記号を用いる。 回転数 [Hz] と周期 T の関係は次のようになる。 wwww れ n = ①回転する時間 (62) また,(61),(2)式より, ωとnの関係は次のようになる。 w = 2πn w ✓ 問20 半径 0.40mの円周上を1分間に15回転する等速円運動を考える。 このときの 周期 T[s],回転数 n [Hz], 角速度 [rad/s], 速さ [m/s] を求めよ。 (63) C 等速円運動の加速度 等速円運動では,速度の大きさ(速さ)は一定だが,その向きは常に変 化しているので、速度自体は変化している。つまり,加速度が生じてい る。この加速度 [m/s] を求めてみよう。 p.12~13 ④=wt 図52 ③のように,半径 [m]の円周上を角速度[rad/s] で等速円運 |動する物体を考える。 時間 4t[s] の間に角40[rad〕 (= w4t)だけ回転し, 速度が [m/s] から [m/s] になったとする。 このとき,速度の向きも 10 だけ回転するので,とのなす角は40である(同図⑥)。 JAA 経過時間 4t を短くしていくと, 40も小さくなっていく。このとき, 速度の変化に垂直な向き, すなわち、円の中心を 向くようになる。 等速円運動の加速度は,a 40→おわつはのめ At で与えられるから おわりひ と同じ向き,すなわち、円の中心方向を向く(同図◎,③)。 1回転するときの角は2πrad(=360°) なので、これを角速度で 期Tが求められる, と考えることもできる。 2 回転の回数や回転角はいずれも無 次元は[TJ]であるし て周 しまじめ 5

(3)の問題で、どうして①の向きに進むのかが分かりません。どのようにして①の向きの力が加わってるんですか？

建物の力 2 JRmrw²=mgtand m (Ltand) w2=mgtan0 g 2π L W= T= 周期は、 =2 L W g (3) おもりがばねから外れると、 向心力がなくなり、 おもりはその地点 から水平に飛び出す。 等速円運動をしていたおもりの速度の向きは、 円軌道に接する方向で、回転していた向きである。 これがおもりの飛 び始める向きであり、 ①となる(図2)。 10- めることもできる。 mg F.sin0= •sin0 coso =mgtano 速度の 向き 図 2

58の円運動の方程式でcosとsinが一緒になっててなんかあんまりよくわかんなくて水平方向と鉛直方向？この式の作り方教えてください😭

者の では、 測者 ON, たら いる 58 等速円運動の中心位置 力のつり合う方向 摩擦力のはたらく向き 棒に通された小球の円運動のテーマー 運動 105 '00円+税10%) [滑り上がる直前] 地上に静止した観測者の立場で解答する。 角速度を大きく ① W 0 u N していくと,やがて小 球は棒に沿って滑り上 がる。滑り上がる直前 の角速度とする。 滑り上がる直前の摩擦力だから、向きは棒に 沿って下向き、大きさはμNになるよね。 Cos mg (白衣 棒に重 W2 棒に沿って下向き a=F=rW2 円運動の方程式 (水平方向) mrw = Ncose+ μ Nsin 力のつり合い (鉛直方向) Nsin0=μ Ncoso+mg 10 mg N=- あ 円運動の加速度は図の点0を向い ているので、運動方程式は加速度と 同じ方向の水平方向で立てる。 ……② ②´ 小球は水平面内で運動しているの で,小球にはたらく鉛直方向の力は つり合っている。 sino-ucose ②①に代入 mr wi 2 _mg(cost + μsin 0 ) sinoμcoso g (cose + μsin0 ) W 1 r (sino-ucose) (0ml3 2N2 DE はこむ/10 M QはさむとCO 0090=3 (90'-Q) 2N2 Cos(90) =sind= 2N2 3

101です。単振動の分野で保存則を使わないと解けない問題ってありますか？自分の書いたやり方で記述の時に注意した方がいい点とかありますか？

VI いろいろな運動 87 で点での速さを2つの方法で求め, mkdで表せ。 30" 滑らかな斜面上で、ばね定数の Pを結びつけ、自然長の位置で 与える振動の幅を求めよ。 エネル ものだ。 24 学 100 抜い 1. 点Aを重力の位置エネルギ ーの基準とする。 点Aと点口とで 0+0+(1+4)³ -m²+d+ 1+ 30 ++ 101. mx= 8k kld+ +d+mv²+ mgd A=√ k 4k X- つり合いの式mg を用いると 102 dが振幅になるから 11. 0+Ad-m² +0 Paax=dud 単振動の位置エネルギー N Kx²-(pSg)x 101 Ⅱの方法が速い。 CO-1 とおくと まず つり合い位置を調べる。 mg sin 30°-kl mg S 皿 0000000 0 中心 D Cと下のDとで を用いた力学的エネルギー保存則より (pSg) dmv²+(pSg)()* mp,SlpShを代入して、整理すると d 3g gd²-hv²++gd h 単振動の位置エネルギーの威力! 103 m mgmu √2k k (別解) 1の方法。 点Dを重力の位置 エネルギーの基準にすると, CとD で 1/12mv+mg(A+1)sin30+0 =0+0+1 (4+1) 11/21mw+1/23mg+1/21mal (1) 等温変化だからPV一定 P.SL=PS(L-x) (2) ピストンに働く力Fは F-PS-PS P-L-P =PS-PS PS PS X P.S 0 x |x|CLより FPSP2x よって、ピストンは単振動をする。 その =KA+KAI + kl² 周期では を代入すると T-2PL M ML -2x, "PS = box+mgsino m mysing) masino 103 NM = Bsinwt + Ccoswt (BCは任意定数) M=Bwcswt-cwsinwt x(0)=0 M(0) 2 Mo 1=- mgsino 13=Mo N 9 N 2 N +(1) mg mm 1 N 22 +

この問題の(1)において、参考書では鉛直方向で考えて S=mg/cosθと出していますが、僕のように考えてS=mgcosθとなっちゃう場合もありませんか？ なにがダメなのか教えて欲しいです🙏

216 Chapter 8円運動 8-4 問8-4 角速度で回転する円板に, 支柱を取りつける。 質量mのおもり おもりに糸をつけ、支 柱の頂点に結びつけたところ, 支柱と糸は角度をなして静止した。おもりと回転 の中心の距離をとし、以下の問いに答えよ。 ただし重力加速度の大きさをgとする。 (1)糸の張力の大きさを,m, g, 0を使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し、物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立て (3)おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて、遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから、しっかり理解してくださいね。 人も、 <解きかた (1) m, g, 0で表すので、 鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくと, おもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos8=mg S= mg_ ・・・答 cose のです (2)「遠心力を考慮し」とあるので、おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので, 問8-4 W 73 (1)鉛直方向の力のつり合いを考えて Scos0=mg S= mg COS O ・ om 円板が 回るんだね SS cos 0 0: mg 回転の中心に向かって加速度=”で運動しているということです。 観測者からすると,おもりには慣性力ma=mrw²が回転の外向きにはた 休には らいて見えます。 Ssin Omru S sin 0 mrw2 20 大 a=rw また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssine=mrw2 sine cose (1)の結果より Ssin0=mg =mgtane よって mgtan0=mrw² (3)おもりにはたらく向心力は Ssine で、角速度w 半径の円運動をするので Ssin0=mrw mgtan0=mrw2 (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して, 理解を深めておきましょう。 Ssin=mrw² w mg cos0 mgtan0=mrw2 どちらも結果の式は 同じだが,考えかたが 違うんじゃ おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより おもりは回転の中心に向心力 Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin0=mrw2 www F m ma mg tan 0=mrw² ここまでやったら 別冊 P. 40~

高校物理の質問です。 (ア)〜(エ)および(カ)〜(コ)の解き方を教えてください。途中式など書いていただけると大変助かります。 一部でも構いません。

以下の文章中の(ア)~(エ)および(カ)~(コ)に適切な式を記入しなさい。(オ)には文章中の指示にしたがって適切 なグラフを描きなさい。ただし、解答にんを用いてはならない。 なお、文章中の角度の単位はラジアンである。 図1のように、x ≥0の領域において一様な磁束密度 (大きさB)の磁場がかかっている。 磁場の向きは、 図1の右図 において、紙面の手前から奥に向かう方向である。x < 0の領域には磁場はかかっていない。半径aで中心角”の扇形 コイル OHKLが磁場と垂直なx-y平面内にあり、原点を中心としてx-y平面内でなめらかに回転できる。 0 と Lは、図1の左図の端子P, Qをとおして、電気抵抗 R の抵抗器、電気容量 C のコンデンサー、およびスイッチ1, S2からなる図2の回路の端子P,Qと常につながっている。 OLは十分に短く、 KL の長さをaとみなし、扇形コイル を貫く磁束は、半径がaで中心角がこの扇形の面積を貫く磁束と考える。 導線の太さや質量および電気抵抗、扇形コイ ル以外の部分で生じる誘導起電力、自己誘導、および空気抵抗の効果は無視する。また、扇形コイルの変形は考えな い。 (1) スイッチS」を閉じ、S2を開いた状態で、点 H に外力を加えることで、扇形コイルを一定の角速度w (0)で図1 のように反時計回りに回転させた。時刻t = 0において点 H はx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあった。微小時間経 過後に、扇形コイルを貫く磁束が減少し、端子 P に対する端子Q の電位は(ア)となった。このとき扇形コイルは、 K→Lの方向を正として=(ア)×(イ)の電流が流れ、導線 KL が磁場から受ける力の大きさは(ウ)であった。そ の後、時刻t=(エ)で、はじめて扇形コイルに流れる電流が0となった。t = 0から扇形コイルが一回転するt=2まで の時間の、K→L 方向を正とした電流の時間変化を実線で描くと(オ)となる。 扇形コイルが一回転するまでに抵抗器 で生じたジュール熱は (カ) であった。扇形コイルに加えた外力がした仕事が抵抗器で発生したジュール熱と等しい ので、時刻 (0 <t < t) において点Hに加えた外力は (キ) であることがわかる。 ただし、 外力は常に扇形コイルの円 弧の接線方向にかけるものとする。 (2) スイッチ2を閉じ、 S を開いた状態で、 点Hに外力を加えることで、 扇形コイルを一定の角速度w(0) で図1の ように反時計回りに回転させた。時刻t=0において点Hはx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあり、このときコンデン サーには電荷が蓄えられていなかった。 微小時間経過後に扇形コイルには電流が流れ、コンデンサーは充電されはじ めた。その後、時刻t = (エ)までにコンデンサーは十分に充電され、回路を流れる電流は0となった。このときコンデ ンサーに蓄えられた電気量は(ク)であった。時刻から2tの間に、 コンデンサーは放電し蓄えられた電気量は 0 と なった。時刻から2ちの間に抵抗器で発生したジュール熱(ケ)であった。また、時刻から2tの間に回路に流 れる、時間とともに変化する電流の大きさをI とおく。このとき、コンデンサーに蓄えられている、時間とともに変化 する電気量の大きさは(コ)となる。 H B(IIの領域のみ) W PO I KT S₁ R Sa Q -OP 扇形コイルを真上から見た図 図1 図2

力のつり合い？u Nってなぜcosなんですか？sinかと思ったんですけど物理で三角比を使うとややこしくてわからなくてわかりやすく教えて欲しいです😭😭

58 棒に通された小球の円運動のテーマー 等速円運動の中心位置 力のつり合う方向 摩擦力のはたらく向き 105 [滑り上がる直前] Wi 地上に静止した観測者の立場で解答する。 角速度を大きく ① AN していくと,やがて小 球は棒に沿って滑り上 がる。滑り上がる直前 の角速度をωとする。 滑り上がる直前の摩擦力だから、向きは様に 沿って下向き、 大きさは „Nになるよね。 Cos Gin mg 棒に重 棒に沿って下向き 円運動の方程式(水平方向) mrwi=Ncose+ μ Nsin0 力のつり合い (鉛直方向) Nsin0=μ Ncoso+mg mg sinucose 円運動の加速度は図の点を向い ているので,運動方程式は加速度と 同じ方向の水平方向で立てる。 N=- ②①に代入 mrw w2 mg(cost + μsin 0 ) sinoμcose W= g(cos+μsine) r (sin-μcose) 小球は水平面内で運動しているの で,小球にはたらく鉛直方向の力は つり合っている。 えんぴらつぶつ COS (0 とおざか る Sin

(18)について、t=π/2ωの時のコの字がどこに位置するのかという問題に帰着する所までは理解できるのですが、どこからt=0のとき、コの字はb地点にいたとわかるのですか？自分の見落としだとしたら申し訳ないのですが、この地点から外力を加え始めるみたいな記述はなく、なぜ解説にb... 続きを読む

物理 図2のように、金属の細い棒を曲げて作ったコの字の部分を含んでいる回転子 ABCDEF は,辺 AB と辺 EF を回転軸として磁石の間に置かれている。 辺 CD の長さ は 、 辺BC と 辺 DE の長さはであり,辺CDは回転軸に平行, 辺BC と辺 DE は 回転軸に垂直である。 磁場はN極からS極の向きにかかっており,辺BC, CD, 辺 DE が通過する部分では一様で,その磁束密度の大きさはBである。 点Aと 点Fの間には抵抗値 R の抵抗をつないである。 外力を加えて、 図2に示した矢印の 向きに回転子を一定の角速度w (w0)で回転させると,辺CDに誘導起電力 Vが 生じ,抵抗に電流が流れた。 このときのVの時間変化は図3のような交流となった。 Tは交流の周期である。 ただし, 点Cから点D の向きに電流を流す Vを正とし, Vの最大値を V」 とする。 回転子がもつ自己インダクタンスや抵抗以外の抵抗値, 地磁気は無視できるものとする。 回転子 AQ Bw N S CTB B [E D V Fe -Vi T 図2 T |72 図 3 R 時間 た 6.周って 200