答えは③です！解説お願いします🙏🏻🙏🏻

問 15. 高さℓの円柱形の物体を液体に浮かばせたところ, 物 体の上面が水平になって静止した。 水面から上に出ている部 分の高さ 号で選べ。液体の密度をpo, 物体の密度を ρ, とする。 Po-Pil Po Pol P₁ 下の①~⑥から記 を表す式として正しいものを、 Po Po-Pi l ③3 4 Pil 5 Po P₁ Po-Pi -l P₁ h= Po 6 Po-Pil P₁

物理重要問題集79番(3)について質問です。 解説を呼んだのですが、「圧力が常にp_0である点は定在波の腹である。」が分かりません。何故そうなるのですか？

必解 79. 〈音波の性質〉 図1 上図のように原点Oにスピーカーを置き, 一定の振幅で, 一定の振動数の音波をx軸の正の向きに連続的に発生させる。 4° スピーカー pt 空気の圧力変化に反応する小さなマイクロホンを複数用いて, x 軸上 (x>0)の各点で圧力の時間変化を測定する。 ある時刻において, x軸上 (x>0)の点P付近の空気の圧力が をxの関数として調べたところ, 図1下図のグラフのようになっ した。ここで距離 OP は音波の波長よりも十分長く, また音波が存 在しないときの大気の圧力をo とする。圧力が最大値をとる x=xo から,次に最大値をとる x=xe までのxの区間を8等分 し, x1, x2, ..., X7と順にx座標を定める。 点P付近の拡大図 図1 (1) x から までの各位置の中で、x軸の正の向きに空気が最も大きく変位している位置, およびx軸の正の向きに空気が最も速く動いている位置はそれぞれどれか。 次に点Pで空気の圧力の時間変化を調べたところ、図2のグ ラフのようになった。 圧力が最大値をとる時刻t=to から, 次に最大値をとる時刻 t=te までの1周期を8等分し, ts, t2, ., Polf5 tと順に時刻を定める。 to ti to (2) から tsまでの各時刻の中で, x軸の正の向きに空気が最も Poss xox1 X2 P X3 X4 X5 t3 ta ts 図2 P 大きく変位しているのはどの時刻か。 図3のように, 原点Oから見て点Pより遠い側の位置に,x軸 に対して垂直に反射板を置くと、 圧力が時間とともに変わらず常 にとなる点がx軸上に等間隔に並んだ。 (3) これらの隣接する点の間隔dはいくらか。 なお,音波の速さ をcとする (4) (3)の状態から気温が上昇したところ, (3) で求めたdは増加した。 その理由を説明せよ。 X7 X8 X6 to t7 ts 反射板 図3 X

解説では、鉛直方向の力のつりあいで解いていて、その方法の方が簡単に解けることは分かったのですが、自分のモーメントを使ったやり方で答えが一致しない理由が分かりません。

10 長さがで質量Mの一様な棒ABのA端 を鉛直な粗い壁面に押し当て, B端を糸で結 び糸の他端をC点に固定する。 B端に質 量Mのおもり M をつり下げた状態で, 棒 はA点で壁に垂直になっている。 糸 BC と 棒AB のなす角度は30° であり,重力加速度 をg とする。 A点のまわりの力のモーメントのつり合いより, 糸の張力は (1) である。 また, A点での垂直抗力は (2) であり, 静止摩擦力は (3) である。 糸 30° B M Mをつり下げる位置をB点からAの方にゆっくり移動していくと, MがB点からx離れたPの位置に来たとき棒のA端が滑り始めた。 壁 面と棒の間の静止摩擦係数をμ, 壁面の垂直抗力をN とすると, 棒が 滑り出す直前では, 棒のB点のまわりでの力のモーメントのつり合い の式は,M,N,1, x, 9, μを用いて表すと 1/12Mgl+ (4) = 0 となる。 この式と水平方向での力のつり合いから、糸の張力はM, 1, x, g, μ を用いて (5) と表される。 そして, PB間の距離xは1,μ を用いて表すと(6) である。 (芝浦工大+東海大)

Aの求め方について質問です (1)は動いておらず、摩擦力しかかかっていないため2.0a=摩擦力になると分かるのですが、(2)で反対方向に動いているのにもかかわらず2.0aA=摩擦力になっているのは何故ですか？ 3枚目に図で書いてあります。よろしくお願いします😭

7 重ねた物体の運動 右図のように、 水平な床の上に質量 3.0kg の板Bを置き,その上に質量2.0kgの物 0 = v -μgt ●センサー20 摩擦力は、接触面の相対的 な動きを妨げる向きにはた らく。 ゆえに, 注 最大摩擦力, 動摩擦力の大 きさは,物体にはたらく垂直抗 の大きさに比例する。 垂直抗 初の大きさは, その方向の力の ■り合いから求める。 μ'g 体Aをのせる。床とBとの間には摩擦は なく, AとBとの間の動摩擦係数を0.50 とする。 B に水平方向右向きにF[N] の力を加え, F の値を0から徐々に大きくし 6171 72 B ていった。 3 (1) F の値が29.4N を超えたとき、AがBの上をすべり始めた。 AとBとの間の 静止摩擦係数μはいくらか。 すべる前 (2) F=39.2 [N] のとき､ AとBの加速度の大きさはそれぞれいくらか。 511²128 解答 床から見ると, Aは右向きに動き出すからAにはたら く水平方向の力は右向きである。 Aにはたらく水平方向の力 は摩擦力のみである。よって, Aにはたらく摩擦力は右向き となる。 Aにはたらく摩擦力の大きさをfとすると, 板Bには、 その反作用の力がはたらくから,BがAから受ける摩擦力は 大きさがfで左向きとなる。 また, AがBの上をすべる場合、 Bから見るとAは左向きに動くから, Aにはたらく摩擦力は 右向きである。 AとBとの間ではたらく垂直抗力の大きさを N〔N〕,Bが床か ら受ける垂直抗力の大きさをR〔N〕 とする。. 例題 中 円 オ と ET (:

(4)がわかりません 2枚目の写真は先生が書いた模範解答をうつしたものです 特に水中に沈んでいる部分の長さをLとしたときの式がどうしてこうなるのかわかりません

20 25 標準 7 浮力とつりあい密度 5.2×102kg/m², 一辺の長さ 0.40mの立方体の木片を水深3.0mのプールの底 に固定された長さ1.0mの糸につけて沈めた。 大気 圧を1.0×10 Pa, 水の密度を1.0×10kg/m² とする。 (1) 木片の質量は何kgか。 (2) 木片の上面が受ける圧力は何Paか。 (3) 木片が受ける糸の張力の大きさは何Nか。 (4) 糸を切ると木片は浮いて静止した。 木片の上面は水面から何m出ているか。 ヒント (4) 木片が受ける浮力の大きさは, 木片の水中にある部分と同じ体積の水の重さに等しい。 水 木片 糸 11.0m 3.0m

41の問題で物体が落ちないための条件は、というところからわかりません 教えて下さい

する。 センサーE, Fコ ヒント Aは下向き、 Bは上向きに等しい大きさの加速度が生じるとして, 運動方程式をたてる。 最大摩擦力 図のように, 質量 m の物体を手で鉛直なあらい壁に 探しつけた。物体と壁との間の静止摩擦係数を μ, とすると, 物体 落ちないようにするためには, 手で水平方向に加える力の大きさ をいくら以上にしなければならないか。その最小値を答えよ。ただ し、重力加速度の大きさをgとし, 手と物体との間の摩擦力は無視 できるものとする。 ン 最大摩擦力の大きさが, 重力の大きさ以上であればよい。 m 842 気球の運動質量80kgの気球が鉛直に上昇している。こ の気球の加速度は, 鉛直上向きに0.20m/s°であった。 空気 抵抗は無視できるものとする。 1) 気球にはたらく力の合力の大きさはいくらか。 * 12) 気球にはたらく浮力の大きさはいくらか。 0.20 m/s chap

なぜ赤で書いたような形の波になるのでしょうか？

180 波の反射 図のような波が,1m/s の。 でA端に向かっている。3s後の合成波の波形。 自由端反射と固定端反射の場合について描け。 (1) 自由端反射の場合 4 3 A 1日盛りは1m (2) 固定端反射の場合 の 宝 8 A 1目盛りは1m

どうしてこの答えになるのですか？

177)定常波 図は, ある定常波の変位が最大になった時 刻の波形である。周期をTとしたとき, 図の時刻から T 一後と、 4 後の波形を描け。 2 080 2s信 ウう 3. 山自 0 3s T 長後 3. 0 ml B0目

(2) A→Bの過程で気体が外部にした仕事の求め方が分かりません。 定圧変化なのでW=pΔVより、 3p₀×(3v₀-v₀)=6p₀v₀ になると思ったのですが、答えは2RT₀となっています。 回答はあるのですが解説が無いです。ぜひ回答お願いします🙇‍♂️🙏

1 mol の単原子分子理想気体を容器の中に封入し, 圧力p と体積Vを図のA→B→C→Aの順序でゆっくり変化させた。 C→Aは温度T。の等温変化であり,その際気体は外部へ熱量 3pol Q。を放出した。次の量を, To, Qo, および, 気体定数 Rのう 1. p1 A B ち必要なものを用いて表せ。また, 問いに答えよ。 (1) 状態 Bの温度 T。 C (2) A→Bの過程で気体が外部にした仕事 WABと気体が吸収 した熱量QAB (3) B→Cの過程で気体が外部にした仕事 WBC と気体が吸収 0 V。 3V。 V した熱量QEC (4) C→Aの過程で気体が外部にした仕事 WcA 問 Q=1.1RT, のとき, 1サイクルの熱効率 eを有効数字2桁で求めよ。

(3)でλ=2.0mと書いてあるのですが、なぜですか？ 私は腹がひとつだからλ/2だと思って1/2mだと考えました。

183 基本例題48 弦の振数 おんさに糸の一端をつけ,滑車にかけて他端におもり をつるして、おんさを振動させたところ,PQ間に2個 の腹をもつ定常波ができた。このときのPQの長さを 1.0m、弦を伝わる波の速さを 4.0×10°m/s として,次の 各問に答えよ。 (1) おんさの振動数fを求めよ。 (2) PQの長さを1.5mとしたとき, 定常波の波長と腹の数をそれぞれ求めよ。 (3) PQの長さを1.0mにもどし,おもりの質量を4倍にしたところ,腹が1つの定常 波ができた。波の速さを求めよ。 基本問題 369 1.0m P Pは振動源であるが、糸にできる定 指針 常波の節とみなすことができる。 (1) 問題図から波長を読み取り, v=FAの関係 (2) f,uともに 不変なので波長 えも変わらない。 1.0m 0.5m から振動数を求める。 入=1.0m (2) 振動数fは変わらない。また,弦の張力,線 密度が不変であり、波の速さも変わらない。 (3) 問題文から波長が2.0mとなることがわか り,ひ=SA を用いて波の速さを求める。 解説 したがって、腹の数は3個となる。 (3) 波長は、1=2.0mである。ひ=fAから、 ひ=(4.0×10)×2.0=8.0×10°m/s (弦の張力が4倍になると速さは2倍になる) (1) 問題図から,入=1.0mである。 QPol Point 弦を伝わる波の速さの値は, 弦の張 ひ=FAを用いて、 4.0×10°=f×1.0 力と線密度に関係する。 f=4.0×10°Hz