大問36の解説お願いします！ ちなみに答えは5.0m/sです！

S=5.0 ma= F.d 124(1) VA=2.0.4.8.15=2940 物理基礎 プリント3 は応用問題、または電卓を使う問題 ことわりのない問題では、重力加速度の大きさをg (単位がある場合はg[m/s]) とする。 31. 次の各問いに答えよ。 (1) 5.0m/sの速さで進んでいる質量 2.0kg の物体がもつ運動エネルギーはいくらか。 (2)20m/sの速さで飛んでいる質量 0.15kg のボールがもつ運動エネルギーはいくらか。 (3) 9.0m/sの速さで走っている質量60kg の人がもつ運動エネルギーはいくらか。 (4)40cm/sの速さで進んでいる質量10gのビー玉がもつ運動エネルギーはいくらか。 } 32.次の各問いに答えよ。 (1) 質量 3.0kgの物体がもつ運動エネルギーが6.0Jであるとき、この物体の速さを求めよ。 ( (2) 質量 0.50kgの物体がもつ運動エネルギーが9.0Jであるとき、 この物体の速さを求めよ。 (3) 野球のボールの重さ(質量)は 150g である。 あるピッチャーの投げたボールの運動エネルギーが 120Jであるとき、このボールの速さはいくらか。 (4) 装弾筒付翼安定徹甲弾(APFSDS, armor-piercing fin-stabilized discarding sabot) は、 戦車などの装甲を貫くのに特化した砲弾である。 砲弾 の質量が20kg, その運動エネルギー (破壊力) がIOMJであるとき、 砲弾の速 さを求めよ。 37.4.0m/s 37.4.0m/sの速さで等速直線運動をしている質量 0.50kgの 物体に2IJの正の仕事を加えると、物体の速さはいくらになるか。 した 38.7.0m/sの速さで等速直線運動をしている質量 4.0kg の 物体に66Jの負の仕事を加えると、物体の速さはいくらになるか。 39. 静止している質量m[kg]の物体に [J]の正の仕事を加えると, 物体の速 さはいくらになるか。 40.vo[m/s] の速さで等速直線運動を する質量m[kg]の物体に, M[J] の正の 仕事を加えると, 物体の速さはいくらにな るか。 m[kg] はじめは静止 仕事 [J] m[kg] vo [m/s] 仕事 [J] ( 33★野球のボールは150g, サッカーのボールは450gである。野球のピッチャーが投げた時速150km のボールと、サッカー選手が蹴った時速200kmのボールを比べた場合、サッカーボールの運動エネルギ ーは野球のボールの何倍か。 答は分数のままでよい。 0.45k 34. 大相撲では体重 (質量) 150kg の人が 10m/s でぶつかる。 重量 2.4t の自動車が時速90km で走っているとき、その運動エネルギーは大相撲の力士の運動エネルギーの何倍か。 35、子どもにぶつかっても安全なエネルギーは120J と言われている。重量1.5t の自動車がこの運動 エネルギーで走るとすると、速さはいくらになるか。 m/s と km/h で求めよ。 (36.3.0m/sの速さで等速直線運動をしている質量 6.0kgの物体 に48Jの正の仕事を加えると、物体の速さはいくらになるか。 6.0kg 3.0m/s ひ 仕事48J 41. ★空気中を運動する物体には、動いている方向と逆向きに空気抵抗がはたらく。 ピッチャーが150gのボールを投げた。 ボールの初速は40m/sである。 このボールには1.85Nの空気抵 抗がかかる。 ボールが18m離れたベース上にきたときの、ボールの速さを求めよ。 重力の影響は無視し、 ボールは水平に飛ぶものとする。 42. 上方から鉛直下向きに落下する物体を考える。 高さんの位置のときの速さが Vi, 高 さんの位置のときの速さが2とする。この図で力学的エネルギーが保存されていることを 説明しなさい。

電磁気の問題で、問2がわかりません… 磁場の向きは左で、コイルの電流は右なのでフレミング使えない…？？

物理 となる。おもりが静止しているので、力のつりあいから、おもり個の重さは に等しく、 "'Nとなる。 実験では、希につけた印の位置を利用してんを求める。 また、周期はゴ み栓が数十回転する時間をストップウォッチで測り、その時間を回転した回数で 割って求める。 実際の値は, 2-5に示した のように分布する。 図2-4のグラフは、開定された各周期の平均値から得られた値を示したもので ある。 各測定値には差があるので、 測定を複数回行い平均する必要がある。 L[m] L' (m) 0.20 0.40 0.60 0.040 0.160 0,360 W (個) 20 9 4 L2N (m²) 1.44 1,44 1.44 分子の運動エネルギーので U-NK NXT NRT 容器の内面に弾性をするものとして、圧力は、 から受ける単位時間あたりの力を容器の内面 る。 7 正解 ①③(順不同) 本の分子の運動エネルギーの平均値下 ANA 1.8- ANA 10 14 1 1.6 LA [12] (°) 0.8 GA 0.24g 0.4 0.4 することがわかる。 図2-8は、 をとっ 0.2 [補足] とは独立した量であるが、NとLをうまく組み合わせることにより、 Sがに依存する場合について考察することができる。 表1に示したとNの 組み合わせについては 反比例する。 距離の2乗に反比例する力の例として、万有引力がある。 太陽からはたらく万 有引力による惑星の運動では、ケプラーの法則が成り立つ。 星の運動を等 円運動とするなら、 公転周期の2乗は円の半径の3乗に比例する。 この実験では8がに反比例すると、 速度は、 mが小さいほどは大きい。 は、 物理 20.21 N-30 0.2- 0.2 04 0.6 08 n 0.4 0.6 0.8 (m) (mm) 24 図2-5 たグラフである。 直線グラフで示されている。 N9の測定値は、 のものであるから、0.40㎡を用いて計算すると、 9, 36の場合 が,N4, 0.16 0.12. 0.40mm) N-30 0.08 (0.40m) 封入した気体の質量 Nm が小さいほどは> 問4 14 15 正解 ④(順不同) おもり1個の質量をmとする。 おもりの個数がNの 73 0.40 -0.16m³/s² 0.04 となる。 00204 0.6 0.8 1 1.2 14 16 7 (6) 12-8 おもりにはたらく 力のつりあいにより、張力の大きさは 8 Nmig である。式により、 4'mNmig animhx mg となる。 コイルを流れる このを、次の①~ T- に比例するので、"をとると、その関係を表すグ ラフは直線になる(図2-6)。 また、丸の周辺の平方根をとると、 An'mk 図2-6 となりに比例する。 よって をとると、その N √N 関係を表すグラフも直線になる (12-7)。 適当である。 5 16 正解 L、N, およびNNのをまとめると、次ページの表のよ これより、L'N=1.44m² となり、 反比例することがわかる。 また、8Nに比例するので、はに反比例する。を定数として をさせる力 転をさせる力 転をさせる力 ■をさせる力 とする。 ③より。 物理 における これらの大小 4x'm となる。 は定であるから、はに比例する。 問2 18 正解 ② 円形コイルに流れる電流の大きさを。とする。 3-2のようにこの きは円形コイルの接線方向、 時計回りの向きである。 円形コイルの点Bの微小部分を流れる電流が場から受ける力の向きは、フレ ミングの左手の法則により、直にからの向きである。 同様に3-2 のACより上側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て垂直に 表から裏の向きである。 一方、円形コイルの点Dの微小部分を流れる電流が磁場から受ける力の向きは、 フレミングの左手の法則により、面に裏から表の向きである。同様に、 3-2のACより下側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て祇園 垂直に裏から表の向きである。これらの力の合力は、円形コイルをACを回転 して、Dが表側に移動するような回転をさせる力となる。 3 19 正解 ④ 20 正解 6 十分に長いソレノイド(巻きNのコイル) の内部に生じる磁束密度の大き をBとすると、 B である(図3-3)。 ソレノイドの内部では磁束密度は一様であるので、 コイル1巻 を貫く は、 ポイント 円運動 運動の半角度の大きさをとして 物体の質量を向心力の大きさをとして 運動方程式の中心方向成分P または F 第3問 電磁気 がつくる磁場。 電流が磁場から受ける力, コイルの自己誘導について 電磁 気の法則の理解と運用力をみる問題。 27 0 1 17 正解 直線電流がつくる磁場の向きは、有ねじの法則によって決まる。つまり、電 向きを右ねじが進む向きとしたとき、磁場の向きは右ねじが回る向きである。 直線 電 から距離の点においては、その場の強さは、 HA ギーとは、 単位 「条件により、 これより、 から低いエネルギーと、 放出される光の光子のエネルギー も短い。その波長をとすると、 bd 電流 となる。 3-1に 場の向きは、力 !がつくるのを示す。 10- の接線方向右ねじがまわる向きである。 図3-1 01 < 2 のとき V₁-11-10 ※2fp < Agのとき V20 4 8g のとき 6- 図3-2 となり、それぞれ, 2 これらの大小関係はVV における自己誘導起電力の大きさである。 よって V」である。 421 正解 ② 22 正解 0.23 正解 ① スイッチSを閉じた直後はコイルを流れる電流は0であるから, 回路 に流れる電流は、図 3-5 のようになる。このとき、キルヒホッフの第 2法則により電流を求めると Ri+n=Vo Vo i = R + T 図3-5 図3-3 となる。 コイルに生じる自己誘導起電力の大きさ V は, 抵抗にかかる電 圧に等しいので、 RiERVo

ばねの伸びが自然長より縮む時はーxにならないのはそういうものですか？

ngh<0 ノギーの正負 こかを示 値は,物 るとき を次 れ求 1匹 弾性力 kx 1/2kxの 自然の長さ x ... . . . . . . . . . . . 弾性力の大きさ kx A エネルギーを 蓄えていたと 考える 1/2kxの 仕事をする 能力をもつ 図86 弾性力による位置エネルギー 伸びたばねが自然の長さにもどるとき. 弾性力は物体に仕事をする。 伸びx[m] を短い区間に等分し、各区間は弾性力が 一定であるとみなす。 各区間の仕事は長 方形の面積で表されるので、 弾性力がす る仕事 W[J] はこれらの面積の合計とな る。区間の分け方をきわめて細かくすれ ば、最終的には△ OAB の面積と等しく なる。 よって W=1/2xxxx=1/2x 第1編 運動とエネルギー kx 弾性力がする 仕事は kx B x 伸び となる。 したがって, 最初の位置にある 物体は、この仕事の分だけ位置エネル ギーを蓄えていた, と考えることができる。 K 15 5 このように、縮んだばね (または伸びたばね) にとりつけられた物体はエ ネルギー, すなわち仕事をする能力をもっている。 このエネルギーを 弾性力による位置エネルギーという。 elastic potential energy 図86のように, 物体がばね定数k [N/m] のばねにつけられ ばねの 伸び(または縮み)が x[m]のとき,物体がもつ弾性力による位置エネル ギーU[J] は,次のように表される。 弾性力による位置エネルギー =/1/1/kx キョリに比例して 電力も大きくなる。 自然長 U= kx2 2 (72) 自然の長さ x U[J] 弾性力による位置エネルギー 10 k [N/m] ばね定数 ばね定数 - r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r x[m〕 ばねの伸び(または縮み) 003

(3)なんですけど、(2)の結果を用いて、答えるのは分かったんですけど、なんでyA >0なんですか？自分は衝突しないといけないから、yA >(2)だと思いました。 どなたか教えて下さい🙇‍♂️

20 第1編■力と運動 リードD 応用問題 上位科目 「物理」の内容を含む問題 y 8.0 H・物体B 38 自由落下と鉛直投げ上げ■ 図のように、地面上に原点Oがあり, 鉛直上向きを正の向きとするy軸がある。 原点から時刻0に, 物体Aを 鉛直上向きに速さ Vで投げ上げる。 これと同時に、y軸上の高さの位 置から,物体Bを静かに落とした。 その後, 物体Aと物体Bは, 物体Aが (0) 地面に落ちる前に空中で衝突した。 重力加速度の大きさをg とする。 出 AV (1) 物体Aと物体Bが衝突する時刻 t を求めよ。 0 物体 A (2) 物体Aと物体Bが衝突する位置のy座標を求めよ。 (3) この衝突が起こるためには, Vはどのような値でなければならないか。 [20 九州産大 改] -30

疑問に思うところがあるので教えてほしいです。二枚目以降は解答解説です。主に問題文中の黄色マーカーの部分についての疑問です。 (1) なぜR1の所で抵抗の影響を受けないのか？ (2) 前問でR1の抵抗の影響を受けなかったのになぜ (2)ではR1の電圧降下の影響... 続きを読む

L 483 コイルを含む直流回路図のような, 内部抵 抗の無視できる起電力E の電池E, 抵抗値 R1,R2の 抵抗R1, 2, 自己インダクタンスLのコイルL, スE イッチS, ダイオードDからなる回路がある。 D の順 () R₁ ( 東京農工大改) R201 SDA めよ。 とR2を流れる電流は図の矢印の向きを正とする。 方向, 逆方向の抵抗はそれぞれゼロ, 無限大とし,L G (1)Sを閉じた直後の, 点Pの点Gに対する電位を求めよ。 (2) Sを閉じてから十分に時間が経過した後の, LとR2 を流れる電流をそれぞれ求 めよ。 (3) 次に, Sを開いた。 その直後にR2 を流れる電流を求めよ。 (4)Sを開いた直後の, L を流れる電流が単位時間あたりに変化する割合を求めよ。 (5)図の選択 Sを開いてからの時間と, 点Pの点Gに対する電位 VP との関係 を表すグラフを次のア~カから選べ。 ア VP VP VP 0 0 0 t t I VP VP VP 0 (6) Sを開いてから十分に時間が経過する間に, R2 で発生するジュール熱を求めよ。 (11 東京理科大改)

物理です。 (5)の計算なのですが、どこから10の-4乗が出てきたのですか？

***Exercise ニュートン環 制限時間15分 基本 図1のように、平面ガラスの上に、大きな半径の球面を持つ平凸レンズ) からできているレンズの凸面を下にしてのせ、上から垂直に波長えの単色光をあ 真上から見たとき、図2のように干渉縞が見えた。これをニュートン環という。 ように、 適当な位置を原点としてレンズ中心を通るように軸をとり, 平凸レン 心(m=0とする)から数えて番目の暗環の半径を測って半径を求めるこ える。 空気 R 平凸レンズ、 ガラス板 Tm 図 1 B 原点 A 図 24 -2r9 2 (1) 図1の経路 Aを通った光は経路Bを通った光よりも経路長が2dだけ長い. 経路 光が下面で反射するときには光の位相が反転することを考慮し, 経路 A と経路 B が干渉して暗くなる条件を答えよ. ただし負でない整数m (m = 0, 1, 2, …)を用 よい. (2) 三平方の定理を用いてrm と d, R の関係を求めよ. (3) dがRに比べて非常に小さいことからdを無視することにより,Rをm, i, t 用いて表せ. (4) 図2のように,m+n番目(n = 1, 2, …)の暗環の半径をtとし, X = rmt 88 2-

物理　分散の範囲です 一枚目が問題、二枚目が解答です。 答えはあっていて、解説もなんとなくわかるのですが、解と書いてあるところにある文章の言っている意味がわかりません。（二枚目左ページ下） 赤に比べ、紫に対する屈折率が大きかったら、なぜ二度にわたる屈折における屈折角が小さ... 続きを読む

72 ***Exercise 雨上がりに姿を現した太陽を背にし て空を見ると、色鮮やかな虹が見えるこ とがある. 虹が現れる原理の最も基本的 な部分は、水滴を通過する光の経路に反 射と屈折の法則を適用すれば理解でき る。 簡単のため水滴は球形と仮定する。 図1に示すように、水滴への入射光とそ れに平行で水滴の中心を通る軸XY と の間の距離をとする。 ここでは、この 距離を水滴の半径4で割ったもの a 主虹と副虹の発生 時間20分 4次散乱光 入射光・ 次 一般に観測される1本の明るい虹を主虹 太陽光 X-1. 0 3次乱光 を衝突径数と呼ぶ, したがって, 衝突径数は0からまで変化する。 第2 ① 分 図3に示すように、 虹の外側に の薄い虹が現れることがある。 水の屈 車は光の酸によってわずかに異なり 色の光と比べると、紫色の光に対する 2率は約1%大きい、以下の設問の中で、 数 答えるべきものについては、主虹また 虹の赤色の光について考えればよい。 お、水滴での透過率や反射率の入射角依存性は無視できるものとする。 同じく図1に示すように、水滴の表面では入射光の一部は反射する。この反射光 散乱光と呼ぶ。 残りの光は屈折して水滴中に入射する。 次に衝突する表面でも、 過する部分(2次散乱光)と反射する部分に分かれる。 以下、同様の過程が繰り返され 入射光と散乱光のなす角0は、水滴によってどれだけ光の向きが変えられたかを 散乱角と呼ばれる。 図1には3次散乱光の散乱角と4次散乱光の散乱角が図示 ている。 また、 図2には赤色の光に対する3次散乱光と4次散乱光の散乱角を衝 の関数として示した. 3次散乱光 180 160- 1403 120 散乱角,100円 または 9. (度) 80 60 4次散乱光 40 20 0 0.1 0.2 0.3 [観者 図3 主虹 水滴の上半球から入射し、屈折 反射, 屈折を経て水から出てくる次散乱光が主 虹となる。 以下の設問に答えよ。 図2で衝突径数の変化に対し、散乱角の変化が大きいときと小さいときで、どち らの散乱光の方が明るく見えるか。 理由とともに述べよ。 (2) 設問1(1)の考察より。 主虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか、 (3) 主虹の場合、赤色と紫色でどちらが内側(地上側)に現れるか、理由とともに述べよ。 4次散乱光によって形成される副虹について以下の設問に答えよ。 (1) 太陽光の入射方向と観測者の位置が図3のようで あるとき、入射光が水滴内を通過して観測者の目に届 くまでの光の経路を, 3次散乱光の光経路 (右図) にな らって図示せよ。 (2) 副虹を形成する光の散乱角はおおよそいくらか。 入射光 (3) 副虹に現れる色の順番は主虹の場合と逆になる. そ の理由を図を用いて説明せよ. 3次散乱光の経路 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 衝突径数 la 虹は, 太陽がある高度よりも高くなると観測できない. その理由を説明せよ。 ⅣV 主虹と副虹の間は他の部分に比べ暗く観測される。 その理由を説明せよ。 図 2 73 (3)

物理　光学　の範囲です。問題の答えは出るのですが、「右ページ下のはてなマークが書いてある、t0が最小到達時間であるから時間差は0でよい」の意味が理解できません。 うまく言い表せなくて申し訳ないのですが、教えてくださったら幸いです🙇‍♀️🙇‍♀️

***Exercise 図 を0, 上での光の屈折を考える. 点P (-1, y) から出た光は,原点Oで屈折し、点Q から 波に 制限時間20分 図のように、屈折率 n, の媒質I と屈折率 n2 の媒質Ⅱの境界上に軸をとり フェルマーの原理によるスネルの法則の導出 第1講 ② 2つの原理 PO' O'Q t= + C C 1 + 4x)² + 11 ² + 12 √(x² - 40)² + 1 2- y²² } n₁ 72 に達するとし, 線分OPとy軸のなす角を 01, 線分OQとy軸のなす角を62といて, 4æl, m1, 1, 2, y2に比べて極めて小さい値とし, tの近似値を求める . 2,y2 は正の定数であり, 0000290°である. 4ælを PO′= √(x + 4x)² + y² = √x₁² + y₁² + 2x₁ 4x + (Ax)² 2,y2に比べて極めて小さい値とし, 点O' (4x, 0) を定めれば, 光が点から小項の2乗 (4) は他の項に比べて極めて小さいので無視できる. Qに達する時間 t と, 光が点P から点0を経て点 Qに達する時間もと △t=t-toは0と見なせる. y Y1 Ax O' X2 → O PO√x²+y+2x4x = √x²+ y² ewton の1次近似より、 PO'≒2+y^ 1 + 1 2x4x 2m²+y/2 2x Ax x² + y² つくる (+) αの大きさが1に比べて 極めて小さい場合 (1+α) ≒ 1 + αβ 1 媒質 I x+y/i + AC √x₁² + y₁² Newton の1次近似 Qも同様に近似すれば, T2 媒質Ⅱ 'Q=(2-z)^2+y22≒ x2+222 Ax V2 ここで、 4t=t-to π2 -Y2 x1 ++ 4c+n2 Vπ22+y2 122+y24 (1) このことから、光の屈折におけるスネルの法則, n, sinQ=nsin2 を導け. (√x²+ y²+√x²+ y²) (2) π2 1 Ac Exercise Ans. At = m 2 2+yi + 光が点Pから点Oを経て点Qに達する時間to を求める. 三平方の定理より、 PO= = √√x₁ ² + y² ², OQ = √x²² + y²² が最小到達時間であるから, わずかに屈折点の位置をずらしても到達時間はさして変 わらないゆえに, 時間差4tは微小変位の値に依らず0でよい. 上式より, 真空中の光速度をcとすれば,媒質Iでの光速度は,媒質Ⅱでの光速度は一 21 2 =n2 112 2+ y VIz2+y2 て, ここで、入射角と屈折角の定義から, T2 PO OQ C C to = + = ± ± (m₁ √x² + y² + n₂ √x² + y² 1 2 sin 6 = sin02= n n2 同様に,光が点Pから点0′を経て点Qに達する時間tは, 以上より, スネルの法則 n, sin ₁ = n₂ sinė₂ が導かれた. 58 50 59

コンデンサーについての質問で、Dは比誘電率2の誘導体です。一番下の式のところから、比誘電率というのは、誘導体の電場が空気中の電場と比べてどのくらい電場を通さないかという風に覚えても大丈夫ですか？

M をD に置き替えても電気量 Q′が不 A +Q' 変なので, 空気部分の電場E2は変わらな E2 D い。 ただし, 誘電分極が起こり (図h), D内 Eale の電場は E2 E2 Vo E₁ = = 6d Er 2 E2 B -Q' 図 h

浮力について、このvは水に浸かっている物体の体積と捉えて良いのでしょうか？

水中の物体が受ける浮力の大きさ FIN」は次の式で表される。 浮力 F = pVg 浮力 F (59) 水 (密度) 体積V F〔N〕 浮力の大きさ 体積V [kg/m³] 水 (流体)の密度 V[m²) g [m/s2] 物体が排除した水 (流体)の体積 (volume) 重力加速度 (gravitational acceleration) の大きさ 物体が排除した 水の重さ PVg 大気圧po 浮力の大きさは物体自身の密度とは 無関係であることに注意。 圧力 pot phig h₁ 水 h2 ↓F (密度p) h F2 (h=h₂-h₁) — 底面積 S 図68 浮力の式の説明 図のような、水中にある 体を考える。物体の側面が水から受ける力はつり ている。物体の上面が受ける力の大きさ F,[N]と が受ける力の大きさ F2 [N] の差が浮力 F〔N〕となる F=F2-F =(po+phzg)S-(po+phig)S 体積V=Sh 圧力 pophag = = phgS= pVg Op.88 p′'=potphg