(3)のマーカー部分の出し方を教えてください🙇⋱

太陽S P --R UP 158 第3章 <発展例題 67 面積速度と力学的エネルギー 図のように、彗星Cが, 太陽S を焦点とする楕円 軌道上を運動している。 C は, 近日点Pを速さ UP で, 遠日点Qを速さ v で通過する。 C, Sの質量はそれ ぞれm, Mであり, 距離 SPはR, 距離 SQ は 2R である。 また, 万有引力定数をG とする。 (1) up は v の何倍か。 (2) UP, vQ をそれぞれG, M, R を用いて表せ。 (3) 面積速度をG, M, R を用いて表せ。 の関係から (2) 力学的エネルギーE=K+U= //mu-G Mm 考え方 (1) ケプラーの第2法則より,面積速度は一定。 1 =½½mv²-GM は保存される。 楕円軌道の場合は 2 r 解答 (1) ケプラーの第2法則より, 面積速度は一定だから、 12Rt=1/22RUo よって,p=2z 2倍 (2)無限遠を万有引力による位置エネルギーの基準とすると,力学 的エネルギー保存の法則から, mvp²-G² Mm=123mvo2-G- R (補足 【面積速度 Mm 2R 2 .Mm 1 -m (2vo)2-G = mva²-G Mm 2 Up=2vQ 一般に、 2 R 2 2R I=- 3 Mm GM -mug2=G- よって, 2 2R V 3R 特に, また, Up=2v=2√3R = (3) 面積速度は, 12Rus / GMR -RUP= 3 GM Up2 GM 3R vQ... GM V3R GMR 近日 遠

問２〜5までの解き方を教えて欲しいです。 お願いします。

て ④ である。 問2 太陽から近日点までの距離を その点での惑星の速さを V 太陽から遠日点までの距 離を 1 2 その点での惑星の速さとして、 遠日点での惑星の速さを求めよ。 問3 太陽のまわりをまわる惑星の公転軌道の半長軸が、 地球の9.0倍であったとする。 地球 の公転周期を1.0年とすると、 この惑星の公転周期は何年か。 問4 質量が 5.0kgと2.0kgの2物体を、3.0m だけはなして置いたとき、この2物体間には たらく万有引力の大きさは何Nか。 ただし、万有引力程数を6.7×10-11 N・m²/kg²とす る。 問5 質量が 3.2kgの物体が地球表面にあるときの万有引力による位置エネルギーは何Jか。 ただし、 地球の半径を6.4×10m、地球の質量を6.0×10²4kg、万有引力定数を 6.7×10-11N・m²/kg²とし、 無限遠点を万有引力の基準点とする。

赤で丸で囲ったgってなぜ−gなのですか？

166 2 近日点 解く! 太陽 太陽の周りを楕円軌道を描いて運動する惑星がある。 太陽からの近日 点の距離がn. 日点の距離がんであるとき､惑星の近日点と遠日点 における公転の速さをそれぞれ求めよ。ただし万有引力定数をG, 太 陽の質量をMとする。 近日点 準備 楕円軌道の典型的な問題です。 近日点, 遠日点とい 橋元流でこう言葉を覚えておきましょう。 Theme 3 Step 2 でも少し触れ ましたが、近日点とは、惑星が太陽にもっとも近づく点 遠日 点とは太陽からもっとも遠ざかる点です。もし、地球の周りを回る人工衛 星なら、近地点、遠地点という言葉を使います。 楕円を描いてみるとわか りますが、近日点と太陽と遠日点を結ぶ線は直線で、楕円の長い方の直径 になっています。 END m 図8-19 M 遠日点 太陽 8-20 遠日点 近日点での惑星の速さをも遠日点での惑星の速さを2として,図に書 き入れると,これらの速度ベクトルは楕円の接線方向なので、 2 はnに対

万有引力の問題です 円軌道と楕円軌道でエネルギー保存の式を立てるのですが地球から最も遠い点での速さがVで距離6Rなのに式で楕円の万有引力による位置エネルギーは円軌道と同じ2Rとしても良いのでしょうか。楕円軌道は等速でないかつ6Rの地点が速さVのはずですが

GM = GR³+1 より 円軌道 2 + m² = G/M² + E = = ²³² G+m m 2R 2R だ E= EA

なんで位置エネルギーを使う時と使わない時があるのですか？

2 では、万有引力による位置エネルギーGmM, Y 〈問9-3 質量mの人工衛星が右ページの図のように、質量Mの惑星を焦点の1つとするだ 円軌道を描きながら運動している。 万有引力定数をGとして以下の問いに答えよ。 (1) A点とB点における人工衛星の速さをそれぞれG, M, R. rを用いて表せ。 A点で人工衛星を加速させ、速さがになった。 (2) 加速させる速さによっては, 衛星は軌道から外れ, 無限の彼方へと飛んでい くことがある。 衛星が無限遠に飛んでいくためのμに関する条件を求めよ。 まず, A点における速さと, B点における速さをそれぞれv,Vとします。 ここでまず思い出してほしいのは「面積速度一定の法則」 です。 9-1 でやったように, 長軸上に物体があるときを考えると, 面積速度が一定です から 解きかた (1) 1/2rv=1/12 RV① 2" 解きかた B点での面積速度 を用いる問題を解いてみましょう A点での面積速度 もう1つ、万有引力の問題では 「力学的エネルギー保存則」が重要です。 衛星は運動エネルギーと万有引力による位置エネルギーを持っています。 ます。 衛星には万有引力しかはたらきませんから,これらのエネルギーの総和は保存し よって、力学的エネルギーの保存を考えて mM 2 m² + ( - 6 m ) = /2 m² ² + ( - GR A点での位置エネルギー A点での運動エネルギー R v=√2GM r(R+r) R(R+r) ....... ② B点での位置エネルギー B点での運動エネルギー そして ① ② 式を連立して解くと (右ページで式変形は解説) V=√2GM 問 9-3 補足 1 A (1) 面積速度一定の法則(ケプ ラーの第2法則) より 2 1 ミ RV...... ① 2 質量 m B点での面積速度 ①②より ① より V= 質量 M A点での面積速度 力学的エネルギー保存則より A点での運動エネルギー Y R -G mM 1 / m²³² + ( - 6 mM ) = 1/2 m² ² + ( - 6 m). -G 2 Y R A点での位置エネルギー v= 2GM v...... ③ ③ ④ より ぴー ③ よりv=2GM R2 R2-2 R2 ②より-V=2CM(121-1212)=26 R R R r(R+r) i=2GM- i=2GM r R(R+r) B点での運動エネルギー R-r rR R-r rR v=2GM 万有引力による位置エネルギー " B wwwwwww B点での位置エネルギー V= 2GM- R r(R+r) R-r rR ****** わ~! 大変な 計算だぁ~」 T R(R+r) ちゃんと 自分で 解いてみる のだぞ 237 CO 9

この問題の答えと解き方を教えていただきたいです

質量Mの太陽のまわりを回っている質量mの小惑星がある。 図のように,この 小惑星および地球の公転軌道は円とみなすことができ, その公転半径はRP, RE である。 ケプラーの3法則および万有引力の法則を用いてつぎの問いに答えよ。 ただし、太陽の万有引力のみを考慮し、他の惑星の影響は無視してよい。 万有 引力定数をGとする。 ケプラーの3法則はつぎのとおりである。 第1法則: 惑星は太陽を焦点とする楕円軌道を描く。 第2法則: 惑星と太陽とを結ぶ線分が単位時間に掃引する面積(面積速度) は惑星の軌道上あらゆる点で一定である。 第3法則: 惑星が太陽のまわりを回る周期の2乗は, 楕円軌道の長半径の3 乗に比例する。 その比例定数は惑星によらず 一定である。 (a) 小惑星の速さ VoをG, M, Rp で表せ。 〔A〕 図のように質量m', 速さVの小物体が 小惑星の軌道の接線方向から飛んで来 て、点Pで小惑星に正面衝突して一体 となった。 小惑星の公転の向きは変わら なかったが, 小惑星の公転軌道は楕円となった。 近日点における太陽との 間の距離は地球公転軌道半径RE に等しく, 遠日点における太陽との間の 距離はもとの公転軌道半径RPに等しかった。 つぎの問いに答えよ。 (b) 衝突直後の小惑星の速さ, um, m', Vo, V を用いて表せ。 (c) 衝突後,太陽からの距離にあり、速さVで楕円運動している小惑星の力 学的エネルギーEをm, m',r, V, G, M を用いて表せ。 ただし, 位置エネルギー は無限遠方をゼロとする。 m'V' 小物体 Rr P(遠日点) 地球 RE 太陽 近日点 Vo m 小惑星 (d) 小惑星の近日点における速さと遠点における速さとの比um/mを求めよ。 (e) uG, M, RE, Rp を用いて表せ。 〔B〕 RP が RE の3倍であるとき, つぎの問いに答えよ。 ただし、1年は3.14×10秒 地球の公転軌道半径は1.50×10km とし, 有効数字2桁で答えを求めよ。 (f) 遠点における小惑星の速さは,衝突前の小惑星の公転速度Vの何倍 であるか。 また, は秒速何km か (g) 衝突後,小惑星が最初に近日点にやってくるのは何年後か。 〔東京工大〕

答えていただきたいです

問2 次に示す五つの距離または大きさ (ア)最も短い(小さい)もの きい)ものを記号で答えよ。 (ae)について、 3番目に短い(小さい)もの (イ) (ウ) 最も長い (大 a: 光が真空中で1分間に進む距離 (80 b: 太陽の直径 (44μ C: 地球が太陽から最も遠ざかる距離(遠日点距離)と、太陽に最も近づく距離(近日点 距離)との差 d: 2022年5月3日の火星と地球の間の距離 e: 月-地球間の平均距離 問3 地球の公転について、以下の問いに答えよ。 (1) 2022年の小寒から立春まで、地球が太陽の周りを30° 公転するのにかかる日数は何日か (2) 2022年の小暑から立秋まで、地球が太陽の周りを30° 公転するのにかかる日数は何日か (3) (1)と(2) の答えが異なる理由を説明せよ。 365 360 問4 太陽系外惑星の発見のために用いられている代表的な観測方法のうち、惑星の重さについ ての情報が得られる方法の名称と、 その観測原理について説明せよ。

どうやればいいのか分かりません。お手隙の方、ご助力くださいm(*_ _)m

問題 (1) 図のように, 太陽を1つの焦点として, ある惑星が楕円運動をしている。 太陽からこの惑星の近日点(点 A)までの距離を遠日点(点B) までの距離を 2 とする。 また惑星の近日点での速さをとする。 2=5r2 のとき, 惑星の遠日点での速さはの何倍となるか。 F2 B (2) 土星の公転軌道の半長軸は地球の 9.6倍である。 土星の公転周期は何年か。 地球の公転周期を1年とする。 必要ならば, v9.6=3.10 を用いよ。 (3) 質量が12kg 3.0kgの2物体を, 3.0m だけ離して置いたとき、この2物体間にはたらく万有引力の大き さは何Nか。 ただし、 万有引力定数を6.7 x 10-11N・m ²kg² とする。 (4) 質量が1.6×102kgの物体が地球表面にあるときの万有引力による位置エネルギーは何Jになるか。 た し、地球の半径を6.4×10m, 地球の質量を6.0 x 1024kg, 万有引力定数を 6.7 x 10-11N・m²/kg² 地球から無限遠点を万有引力による位置エネルギーの基準点とする。

1,2,3とも解りません。解き方(公式等)を教えて欲しいです。

問題 1 ケプラーくんは、質量Mの超巨大ブラックホール、 ガルガンチュアの周囲を公転する宇宙船の乗務員である。 初 め、この宇宙船はガルガンチュアを中心とする半径rの真円軌道を描いていた。 この宇宙船の中で生活し続けて早1 年、今、この宇宙船に危機が迫っていた。 そう、異臭問題である。 乗組員の生活ゴミやら排泄物やらは、 宇宙船の中 で溜まりに溜まり、もはや臨界点を突破していたのだ。 ケプラーくんは、 そこで異臭の原因を全部カプセルに詰め込 んで、船外へ捨ててしまうことにした。 質量 mo のカプセルを捨ててしまったところ、 宇宙船は質量がmにまで減 り、ガルガンチュアを一方の焦点とした近日点距離が遠日点距離が R であるような楕円軌道に移った。 公転軌道 はどの軌道の場合でも、ガルガンチュアのシュバルツシルト半径に比べて十分大きいものとし、 古典的な万有引力が 適用できるとする。 万有引力定数は G とし、 光速をc とする。 (1) 真円軌道で公転運動する宇宙船の速さ と、 公転周期 To を M, m, mo, r, R, G の内、 必要な ものを用いて簡潔に表せ。 (2) カプセルを捨てた後の楕円軌道における宇宙船の近日点での速さ v1 と v2をそれぞれ M, m, mo,r, R, G の内、 必要なものを用いて簡潔に表せ。 (3) カプセルを捨てた後の宇宙船の楕円運動における公転周期T を M,m,mo, r, R, G の内、必要 なものを用いて簡潔に表せ。

ケプラーの法則で写真の式が成り立つ理由を教えていただきたいです

S3 近日点 公転速度 V。 (最大) 遠日点 S公転速度 V (最小) S. 太陽 Si= S2= S3 図4-3 ケプラーの第二法則 ケプラーの第二法則より, 太陽·惑星間の距離と惑星が一定時 間に進む距離(公転速度)との積は等しいと考えることができるの で,近日点距離 an, 遠日点距離 ayにおける公転速度をそれぞれ, V Vyとすると, Va,= Vy'a