位置エネルギー 基準面より高い、低いというのがよく分かりません💦 1.3番どちらにマイナスが着くのか考える方法を教えて欲しいです、よろしくおねがいします🙏

155. 位置エネルギーの基準図のように、川の水面か ら4.0m上に道路があり、 道路から5.0m上に庭がある。 道路の上に置かれた質量10kgの物体について、次の面 5.0m を基準にしたときの重力による位置エネルギーはいくら か。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s' とする。 (1) 川の水面 道路 (2) 庭 10kg PA 水道路 4.0m (3)庭 0 x 98 x 川

aについて解いてほしいです。 その時の途中式が知りたいです。

71 5.0a= 49-5.0 x 9.8 x Sin 30° Q =

オとカにについてです。 なぜ終端速度の時は等速度になるのでしょうか？教えてください

126 19 電子と光 ☆必解 149. <ミリカンの実験〉 次の文中の空欄 ア~カに当てはまる式を答えよ。 空欄には数値を有効数字2桁で記入せよ。 ただし, 重力加速度の大きさを g 〔m/s'], プランク定数をん 〔J•s]. 光の速さをc [m/s] とする。 電気素量を図の装置で測定することを考えよう。 イオン化 するために必要な電離エネルギーがU [J] の中性原子は, 外 光源 部から照射される波長入 〔m〕の光子と衝突すると 微粒子 噴射器 顕微鏡 [m] のとき,電子を放出して正のイオンとなる。 イオンや電子が生成される空間 中に微粒子を噴射すると,微粒子は帯電して電場による力と重力を受けて運動する。光源か ら可視光を照射すれば,光を散乱する微粒子の運動を顕微鏡で観測することができる。 強さがE[V/m〕 の電場の中で電気量g [C] (g>0) の微粒子が受ける力の大きさはイ 〔N〕である。微粒子の質量がm 〔kg〕 であるとき, 電場によって微粒子を静止させるために は、電場の向きを鉛直上向きとし, 強さをウ 〔V/m〕 とする必要がある。 鉛直上向きの電場の強さを Eì 〔V/m〕 に調節して質量m 〔kg〕の微粒子を上昇させた。微 粒子が空気中を速さ” [m/s] で運動するとき, 比例定数をk [N•s/m〕 として大きさんの空 気による抵抗力を受ける。 微粒子の加速度は鉛直上向きを正としてエ 〔m/s2] となる。 また,微粒子が十分な距離を運動した後の終端速度の大きさ v1 〔m/s] は, v = [m/s] と求められる。ここで電場の強さを0にすると微粒子は自由落下を始める。 十分な距離を落 下運動した後の終端速度の大きさv2 [m/s] を測定すれば, 微粒子の質量がわからなくて も測定したvv2 を用いて微粒子の電気量を g= [C] と求めることができる。 このようにして4回測定を行ったところ, 観測された電気量は3.1×10 -19C, 4.7×10-1C, 8.0×10-1C, 1.11×10 -18Cであった。 これらの測定値,および測定値の差は電気素量の整 数倍である。また,電気素量の値は 1.0×10 -1℃以上であることが知られている。 以上より, 得られた測定値から電気素量を有効数字2桁で求めると キ C となる。 〔19 同志社大 〕 必解 150. 〈光電効果〉

（3）の求め方がわからないです💦 三角比までは出せたんですが、式の立て方を教えてください💦

問 B 次の力のx 成分 成分をそれぞれ求めよ。 N3 (1) y (2) (3) (4) y y' 1 4.0N 4.0N 22 2.0 N 60° 45% 30° 45゜ (SN) SA 20N x 1 J 1 1 参考 三角比の値の調べ方 角の単位 rad については p.274 参照 実験などでは 30° 45° 60° 以外の角について扱うことも 多い。 そのような場合,282ペー 角 正弦 余弦 正接 度 rad sin COS tan 0° 0.00000 0.00000 1.00000 0.00000 1° 0.01745 0.01745 0.99985 0.01746 ジの三角比の表を用いると便 利である。 例えば 25°の場合, sin 25°= 0.42262 2° 0.03491 0.03490 0.99939 0.03492 3° 0.05236 0.05234 0.99863 0.05241 24° cos 25°= 0.90631 25° 0.39073 23° 0.40143 0.41888 0.40674 0.43633 0.92050 0.42447 0.91355 0.44523 0.42262 0.90631 0.46631 と調べることができる。 26° 0.45379 0.43837 0.89879 0.48773

(3)の問題で、 図2はちゃんとひもを引く力が上向きで、物体も同じ上向きに動いてるから正で、49Jなのはいいけど、 図1でひもを引く力が下向きで、物体は上向きに動いてるから−49Jになると思ったんですけど、なんで正の値になるんですか？

向きと移動の向き きの場合は,仕事 W=-Fx とな W=Fxcose れぞれの力がし xcos90°=0J 力: X cos90°=0J コ: xcos 180° x(-1) 74 仕事の原理 考え方 動滑車を使って物体を引き上げるには、物体の移動距離の2倍の距離だけひもを引けばよい。 この際、ひもを引く力の大きさは物体の重さの半分になる。 (1) 物体が 0.50m上昇すると, 物体をつるして 動滑車の左右のひもは 0.50mずつ短くな る。したがって、ひもを引いた距離 x1 〔m〕は, =2×0.50=1.0m (2) ひもを引く力の大きさ Ti〔N〕は, 1.0 m 「動滑車+物体」が受ける力のつりあいから, 2T-10×9.8=0 よって, Ti=49N (3) 力がした仕事 W1 [J] は, W=Fx から, W=49×1.0=49J 0.50 m ☐ 1.0 m 答 49 N 答 49 J \2 10×9.8N (4) ひもを引く力の大きさ T2 〔N〕 は,物体が受け る力のつりあいから, T2-10×9.8=0 よって, T2=98N よって、力がした仕事 W2 [J] は, W=Fx から, W2=98×0.50=49J (=Wì) 1倍 10×9.8N 図 1 補足 動滑車を使うと, 直 接引き上げるときに比べ 加える力の大きさは小さ くなるが、その分、力を 加えて動かす距離は大き くなるので、結局, 加え る力がした仕事は変わら ない(仕事の原理)。 0.50 m 図2

密度はどうやって計算すれば出て来ますか？

重要 POINT 浮力 浮力 流体(液体や気体) 中にある物体が流体から受ける鉛直上向きの力。 浮力の大きさ F〔N〕は,物体が排除してい ある流体の重さに等しい (アルキメデスの原理)。 F=pVg [kg/m3] 流体の密度 V[m] 流体中の物体の体積g[m/s']:重力加速度の大きさ 9.8 例題 35 体積 5.0×10-m² の金属球が水中に完全に沈んでいる。 この金属球にはたらく浮力の大きさは何N か。 解 FpVg から, 求める浮力の大きさ F〔N〕は, F=1.0×10°kg/m°×5.0×10-4mx nx [98] m/s2=49×10"-N=4.9N 答 4.9N

(2)についての質問で、解答では、2dの範囲で波長の数が１個増えてるとしてると思うのですが、私は総距離で波長が１個増えていると思ってしまいました。なぜ違うのか教えてくださいm(_ _)m

30 波動 8 光の干渉 Sは任意の波長の単色平行光 線を取り出せる光源, Hは光の 一部を通し一部を反射する半透 明鏡(厚さは無視),M1,M2 は 光線に垂直に置かれた平面鏡, Dは光の検出器である。 Sから 出た光線は,Hを通り M1 で反 射され再びHで反射されてDに 入る光線と,はじめHで反射さ M2 T P 45゜ S H M1 (1 れたあとM2で再び反射されてからHを通りDに入る光線とに分かれ る。この2つの光線がDで干渉する。 装置全体は真空中に置かれて いる。 はじめ光路差はなく,光はDで強め合っているとする。 光の波長を 強め合 5.00×10-7〔m〕 とし, M1 を図のように距離だけ右へゆっくり平行 移動する。移動を始めてからd=2.25×10[mm] までに,Dでは光 が (1) 回強め合うのが観測された。 次に M1 をその位置 (平行移 動した位置)で固定する。 そこで, 波長をゆっくり減少させていった ら (2) [ [m]で再び強め合った。 次に波長を 5.00×10-7〔m〕 にも どし,今度はゆっくりと波長を増加させていったら,はじめに (3) 〔m〕で弱め合った。 最後に, 波長を 5.00×10-7 [m] にもど し,H と M2 の間に屈折率nが1.500で,厚さが48.8 〔μm]≦t≦ 49.4〔μm〕 であることがわかっている平行平面膜を, 光線に直交する ように置いたら,光はやはり強め合った。これから、この膜の厚さは (4) 〔μm〕であることがわかる。 ( 東京理科大)

どうして5番はエネルギー保存ではなく運動方程式でとくのですか？

必解 49. 〈振り子の運動〉 図のように, 長さLの伸び縮みしない軽い糸の端に質量m の小球を取りつけ,他端を点Aに固定する。 点Aから距離 1/ だけ真下にある点には細い釘があり, 糸は釘にかかる。 小球 は鉛直面内のみを運動し, 空気抵抗は無視できるものとする。 重力加速度の大きさをg として,次の問い(1)~(5)に答えよ。 小球 BO L 初めに, 糸がたるまず水平になる位置Bから小球を静かにはなした。 (1) 小球が最下点Cを通過するときの速さを求めよ。 (2) 糸が釘にかかる直前の, 糸の張力の大きさを求めよ。 (3) 糸が釘にかかった直後の, 糸の張力の大きさを求めよ。 00 NT OD (4)糸が釘にかかった後,小球が鉛直方向から角度 6(0<<この位置に達したときの 糸の張力の大きさを求めよ。 次に, 小球を位置Bにもどし, 小球に下向きの速さを与えた。 (5)小球を点Aに到達させるために必要な, 小球に与える下向きの最小の速さを求めよ。 [24 富山県大〕

(1)について 解説に4本の糸で支えているとありますが、糸は1本じゃないんですか？

7 図のような複合滑車(定滑車と動滑車を組み合わせた滑車)にひもをかけ, 質量 20kgの 荷物を0.50m引き上げたい。 滑車とひもの質量, および滑車にはたらく摩擦力は無視 できるものとして,次の問いに答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさは g=9.8m/s2 と する。 単位をつけて答えよ。 20g (1) つり上げているときのひもの張力T [N] はいくらか。 (2) 質量 20kgの荷物を0.50m 引き上げるのに, 人はひもを何m引けばよいか。 (2) (3)質量 20kgの荷物を0.50m 引き上げるのに、この人がする仕事 W (J)はいくらか。 (4) 引き上げるのに要した時間を20秒とすると、このときの平均の仕事幸P [W} はいく ちか。

(2)についてです なんでこの式で速さを求められるのですか？

例題 49 自由落下と力学的エネルギーの保存 地面 (基準面)からの高さ10mのところから 質量m[kg]の物体を自由落下させた。 (1)落下前に物体のもっている力学的エネルギ 一は何か。 (2) 地面に衝突する直前の物体の速さは何 m/s か。 力学的エネルギー保存の法則を用 いて答えよ。 ポイント 重力がはたらくときの力学的エネルギ 一の保存 ⇒20 1 mv₁² + mgh₁ = mv2 22+mghz 2 条件 (1)v=0m/s.h=10m (2)h=0m. 力学的エネルギーは (1) と変わらない。| 解答 (1) E=K+U==mv+mgh Le (2) -1/2xm -xmx (0m/s) 2 +mx9.8m/s2x10m 12 1 2 1 1 12よ =98m (J) mvz+mghz=98m [J] より . -muz²+mx9.8m/s2x0m=98m mvz²=98m よって vz=√196m/s=14m/s ( v2 は正) (1) (2) 30