(5)の単振動、最大の速さについての質問です！解説は理解出来てますが、2枚目にあるように単振動の位置エネルギーで表せないのはなぜですか？

114 力学 38 単振動 水平面内において一定の角速度ので 回転している円板がある。 円板上には, 半径方向にみぞが掘られており、その中 にばね定数k,自然長のばねが置かれ ている。 ばねの一端は中心0に固定され, 他端には質量Mの小球Pがつけられてい る。 Pはみぞの中を滑らかに動け, 0 か つ らPまでの距離rを用いておもりの位置を表す。 いま、円板上で静止 している観測者Aには, Por=ro の点に静止して見えた。 真上から見た図 Level (1), (2)★ (3)~(5)★ Point & Hint W (1) ro をlk, M, ω を用いて表せ。 (2) こうなるために必要な角速度に対する条件を表せ。 次に,Pをみぞに沿って外側に動かし, 点0 からの距離 n の点で静 かにPを放したところ, P はみぞの中で運動を始めた。 (3) Pが位置にあるときAが見る加速度をaとすると, A が書くべ き運動方程式はどのようになるか。 みぞ方向外向きを正とする。 (4) Pの位置を,rの代わりに ro から測ってx=r-ro を用いて表 すと, 運動方程式の右辺の力はLx の形になる。 Lをk, M, ω を 用いて表せ。 (5) Pを放してからばねの長さが最小となるまでの時間, ばねの長さ の最小値,およびAが見るPの最大の速さをk, M, w, ro, n, のう ち必要なものを用いて表せ。 (北海道大) Aにとっては遠心力が現れている。 (2) (1) の答えの形から自然に条件が決まってくる。 (5) (4) の結果からPの運動が確定する。 P the p LECTURE (1) 遠心力と弾性力のつり合いより Mrow²=k(ro-l ... (2)>0より kl Yo= k-Mw² k-Mw² > 0 k w√ M 回転が速過ぎると(ωが大き過ぎると),弾 性力より遠心力がまさり つり合う位置がな くなってしまう。 (3) ばねの伸びは -l と表せるから Ma=Mrw²-k(r-1) (4) 上式に r = ro+x を代入すると ( 38 単振動 •mmmm 自然長 遠心力がかかるから, | ばねは伸びているはず。 ①を用いた 115 遠心力 Mをmと書いてい ないだろうか? 物体上から見たとき 向心 外から見たとき ▷じゃ Ma = M(ro+x)w² − k(ro+x-1) ) =Mxw²2-kx =-(k-Mω²)x ......2 ∴. L=k-Mo² (2)で求めた条件よりLは正の定数であり,②はPがx=0(力のつり合 い位置)を中心として単振動をすることを示している。 (5) ②から単振動の周期Tは M 最大の速さは、 公式 Vmax = Aw より [ro を代入する) より速い Queeeeeeeeeeee- 0 Yo T=2nvk-M²2 2π√ とする誤りが多い。ばね振り子の周期 k が不変となるのは、ばねの力のほかに一定の力 がかかる場合のことである。 遠心力は半径と ともに変わる力である。 ばねの長さが最小となるのは, 内側の端の位置にくるときだから、端か ら端までの時間は半周期。よって, M T= √k-M₁² 振幅Aは上図より, A = n-ro よって, ばねの長さの最小値は ro-A=2ro-n # A 中心 k-Mos² A² = (n-1)√² M

(1)で圧力はどうやって求めるのですか??

BBJ 114 気体の法則 ③ 右図のように,滑らかに動くピ ストンで2つの部分 A, B に分けられた容器に理想 気体を封入した。 最初, A, Bとも圧力、体積,温 度は等しく po, Vo, To であった。 (1) A の温度を To に保ったまま 4 新北 A Po Vo To BU Po Vo To の状態を変化さ せ, A の体積をV にする。 このときのBの 3 温度を求めよ。 また, そのときの圧力を求めよ。 (2) Aの温度をTに保ち､Bを加熱しにした｡ このときのAの体積を求めよ。 また. そのときの圧力を求めよ。

(4)が分かりません💦 2枚目が解説です。 kΔTcaと置くところから全く分からず...どなたか解説お願いします🙇‍♀️

例題 21 気体の変化 114 115 118 120 121 126 下図のように, 物質量が一定の理想気体をA→B→C→A と状態変化させた。 B→C は等温変化であり, A での絶対温度は300Kであった。 (1) B での絶対温度 TB 〔K〕 と C での体積Vc[m²] を求め p[Pa〕↑ よ。 (2) A→Bの過程で,気体が吸収した熱量は AT I QAB=9.0×10°〔J〕であった。 気体が外部にした仕事 WAB〔J〕はいくらか。 また,気体の内部エネルギーの0.30 変化 AUAB〔J〕はいくらか。 (3) B→Cの過程で,気体が外部にした仕事は WBc=9.9×10°[J] であった。 気体の 内部エネルギーの変化4UBc 〔J〕 はいくらか。 また, 気体が吸収した熱量QBc〔J〕 はいくらか。 3.0×105 1.0×105 C Vc V[m³] (4) C→Aの過程で,気体が外部にした仕事 WcA〔J〕 はいくらか。 また, 気体の内 部エネルギーの変化 4UcA 〔J〕, および気体が放出した熱量 QcA [J] はいくらか。

何でFがmgsin30°になるのかがわからないので教えてください😭🙏🏻

114 仕事率 質量 800 kg の自動車が、傾きの角が 30°の斜面を一定の 速さ9.0km/hで登っている。この自動車の仕事率はいくらか。 F=migsin300 =400×9.8 30°

ここの計算が合いません。どなたか教えてください

2) 47 RA 初め T. MB p' S(L-x) = mB p S(L-x) M TB-TA この2式と (1) の結果より, L[m] TA+TB また,A,B を合わせた全体の体積が変化せず、外部との熱 のやりとりもないので,A,Bの気体の内部エネルギーの和 が保存される。よって, MA p' S(L + x) = m/ RT M 3 MA ·X· RTA+ 2 M ゆえに,T= 214 (1) A OH 3 MB X 2 M 2TATB TA+TB RTB = (K) 10-2 3 MA+MB ·X M 2 CALLE F RT RT

【3】なんですが、一定の速さでも上昇しているのに力がつり合ってるという意味がわかりません。 教えてください🙇‍♀️

40 第 Let's Try! 例題 17 運動方程式 質量10kgの物体に糸をつけてぶら下げ, 鉛直方向に上げ下げする。 重力加速度の大きさを 9.8m/s とする。 (1) 糸の張力 Tが148Nのとき、 物体の加速度α 〔m/s'] の大きさと向きを求めよ。 (2) 物体が鉛直下向きに 2.0m/s' の加速度で下降しているときの糸の張力の大きさ T [N] を求 10×a=148-98 よってa=5.0m/s² 向きは鉛直上向き (2) 鉛直下向きを正の向きとすると, 「ma=F」 より 10×2.0=98-T よってT=78N 18. 運動方程式 この力のキ (3) 物体が一定の速さ 4.0m/sで上昇しているときの糸の張力の大きさ T [N] を求めよ。 指針 物体にはたらく力は,重力 98Nと糸が物体を引く力Tの2力である。 正の向きを定めて, 運動方程式を立てる。 習 (1) 鉛直上向きを正の向きとすると, 1148 N 「ma=F」 より 98 N 2.0m/s2 POINT 198N ➡39, 40 静止している質量 2.0kgの物体に (3) 速度が一定の場合, 物体にはたらく力 はつりあっている。 T-98=0 よってT=98N 401 運動方程式 解説動画 m a= =F 質量 加速度 合力 T DAR 10kg 98 N a=0 A (1, (2, VO 1824 41. Aを量 98m.

これになる計算過程を教えてください

Step 3 215] TA TB (2) 移動距離: L [m], 絶対温度: -(K) ◎指針 (1) なめらかに動くしきりWにはたらく力のつり合いより,A の気体の圧力とBの気体の圧力は等しい。 Aの気体とBの気体のそれぞ れについて理想気体の状態方程式を立てる。 (2) A,B の気体全体が外 部にした仕事は0であり, 外部との熱のやりとりがないので, 熱力学第 1法則より A,Bの気体の内部エネルギーの和は変化しない。 (1) m(kg) TB-TA TA+TB 2TATB TA+TB 解説 (1) Bの気体の質量を me 〔kg〕, A, B の気体の圧力を [Pa] とすると, 理想気体の状態方程式より MA MB pSL= ・RTA …... ① pSL=- RTB M M MB MA ・RTB= RTA ①② より ゆえに、m m[kg〕 M M TB (2) 熱平衡に達したときの絶対温度を T〔K〕 とする。 A,B の 気体の圧力は等しく, ともにか [Pa] となったとして, 求め 114 第Ⅱ部 熱力学 TA G ²8-A [補 215 (2) センサー 6 p' S(L + x) D'S(L-x) p.126m る距離を〔m〕 とすると, A の体積はS(L+r), B の体積はよって、L-I S (L-x) になるので, A, B について理想気体の状態方程式 [+1=2 より ゆえに, グループ 7x+Ti

電池負極→ この向きに電流が流れることがあるのですか

(2) A → B間の電位は、上と通る牲止考えると、 →iT[A] A A R 114 652 低 ↑ 9[v] RI =6 [V] 9[V] 1[0] I=0 1₁ x = leve ート ※A→R→EL→E→Bと通る経路で考えてもよい。 200 = | [A] 9/ [v] [X1 [V] 9[v] B Ixi m A→Bで =[V] 9+1 = 10 [V] # サ 下がっているといえる A→Bの の経路で +6-9+1-9 +1 = -10 ⇒10 [V]さがっている # といえる

VLの式がなぜこうなるのか分かりません。 位相がずれているというのは何か他の情報から導くことは出来ないのでしょうか？

② コイルのリアクタンス 図 115のように, コイルに流れる電流I[A] と, コイルに加わ る電圧 VL[V] を I = Ito sin wt (113) VL = Vuosin (wt + $) (114) とおく。ここで,電圧の最大値 VL0 [V] と, 電流の最大値 Luo [A]の比を考える。 XL=X/10 VL=VLosin (wt+$) リアクタンスは次のように 310 第4編 図 115 (115) コイルL =Iusinwt tb コイルに加える交 流電圧 は矢印の向きを 正とし,V,は点b に対する点 a の電位を表すものとする。 XL, は, 交流に対する抵抗のはたらきを示す量であり,これをコイルの 10 オーム reactance ■己インダクタンスをL[H], 交流の周波数をf [Hz] とすると,コイルの リアクタンスという。単位は抵抗と同じく, Ωを用いる。 コイルの自 15

問109のコンデンサーの問題です。 S1を端子2に切り替えたときC1の電圧が2/3Cのままである理由を教えてください。

109 ・回路とつなぎかえ> 電気量保存の法則と、電位差の関係式を用いる。 (イ)S, を端子2に入れる C2の電圧はEと等しい 「極板の間隔を2倍」 電気容量は倍 Aのほうへ電荷をもどそうとするが、 ダイオードに止められる ア) 回路は実質的に右図の実線部分となり, C1 と C2 は直列である。 C と C2 の電圧をそれぞれ V1, V2 とすると AB間の電圧について Vi+V2=E 電気量について Q=CV=2CV2 上記2式より V₁=E 別解 初期電荷が0だからCとC2の電圧の比は電気容量の逆数の比になる。 C+2CE=2/3E C の電圧 V は Vi=C+2C 2C (イ) S端子2に入れると, C2の極板間の電圧はEになるから,AB間の電位 差は Vi+E= 5 =1/32E+E=1E (ウ)BよりAのほうが電位が高いからDには順方向に電流が流れ,Dの電圧が 0になるまで電荷が移動する。 S2 を閉じた後の各コンデンサーの電位差を図のように V1, V2, Vと すると V1 + V2=V/3 ※A← ...... ① また、各コンデンサーに蓄えられている電気量はそれぞれ Q=CV1 Q2=2CV2 Q3 = 2CV3 点A側の電荷の保存より +Q+Q=+/CE+0 ゆえに Vi+2Vs = 212/2E 点P側の電荷の保存より -Q+Q2=1/3CE+2CE ゆえに Vi+2V2=1/32E -E q=Q₁==ce, 2 V-22-1/21. v= Q = 5 E₁ -3 ③ 5 ①, ②, ③ 式より V1, V2 を消去して V3 を求めると Vs= よって, 求める Q3 は 12 Q3=C₁V₁=2C ×52E=CE 12 別解 S2 を閉じた後の図で,点A, Pの電位をx, y と仮定する。点P側の 極板の電荷の保存より Cx(y-x)+2C×(y-0)=-12/3CE+2CE 点A側の極板の電荷の保存より C×(x-y)+2C×(x-0)=+/3/3CE+0 -E, =1/72E.y=1/2E -E 上記2式より x= 5 よって,C の電気量 Q, はQ=2C×(x-1)=2C×(1/E-0)=1/CE (エ) 極板の間隔を広げると電気容量が小さくなる※B。 「Q=CV」より,Q3が 一定ならば,C3 が小さくなると V3 は増加することとなる。 電荷はダイオードDを逆方向に流れることができないから, C3 の電荷が(ウ) のまま保たれる。 V1 Cx=2C×12=cQ==.22CE 2 11 2 _1.Q2 5 1 = U = 1 x V² - 1 · 2 0 - 1 0 ( 2 ) ² - 1 IC (CE) - CE = -CE2 25 144 2 2C 2 2C V20 E S1 |C1 P• ・C C 2 2C A A C₁ C₂ C1 B V3 C 2C より V1+V2=V3 S2 を閉じる前 A V₁ ※ A Vi+ V2=V V3 = V HE 2C B +2/3CE CE C3 P +2CE C21 2C-2CE B S2 を閉じた後 Ax 0 電位差 0 2C S₂ 文 C31 2C0 電位差 0 2C 気容量がいずれもC〔F〕のコンデンサー C1, C2, 抵抗値 108. 〈スイッチの切りかえによる電荷の移動> 図のように、電圧 Vo [V], 2V 〔V〕 の電池 E1, E2, 電 [R[Ω] の抵抗 R, スイッチ S1, S2 が接続されている。 最 初, スイッチ S1, S2 は開いていて,C1, C2 には電荷は蓄 えられていないものとする。また, 電池の内部抵抗は無 1+ 視できるものとする。 次の問いに答えよ。 Vo (V) E2 2V (V) (1) S, を閉じてから十分に時間が経過した。 この間に電池E」 がした仕事を求めよ。 (2) 次に, S, を開きS2を閉じた。 十分に時間が経過した後のC2 の両端の電位差を求めよ。 また, この間に電池 E2 がした仕事を求めよ。 (3) 続いて, S2 を開き, S1 を閉じた。 十分に時間が経過した後, Si を開き S2を閉じた。さら に十分に時間が経過した後の, C2 の両端の電位差を求めよ。 (4) この後,(3)の操作をくり返すと, C2 の両端の電位差はある有限な値に近づく。その値を 求めよ。 S ◆BC=es より電気容 量は極板間隔dに反比例する。 S₁ 180 114 コンデンサー 89 B R R [Ω] C₁ C [F] 109. 〈ダイオードを含むコンデンサー回路とつなぎかえ> 次のア~ウに当てはまる式を記せ。 また,エは指示通りに解答せよ。 A S2 C2 C [F] tr 図に示した回路において, C1, C2 は電気容量がそれぞれC, 2Cの平行平板コンデンサー, C3 は極板間隔を変えることが できる平行平板の空気コンデンサーで,あらかじめ電気容量 が2Cになるように極板間隔を調節してある。Eは起電力E の電池, S, S2はスイッチ, Dはダイオードである。 初め, C1, C2, C3 の電荷は0で, S1, S2 は開かれている。Dは順方 向のみに電流を通し, そのときの抵抗値を0とする。 まず, S1 を端子1に入れて C1, C2 を充電した。このとき、 C の極板間の電圧はアである。 次に, S1 を端子2に入れて, 十分時間が経 S を開いた。このとき, AB間の電位差はイになっている。この状態で、 と C3 にはウの電気量が蓄えられる。 次に, S2 を閉じたまま, Cg の極板 に広げた。 この操作の後, Ca における極板間の電圧 V, 蓄えられている電気 の電気容量 Cx と,極板を広げるのに必要とした仕事Uを, C, Eなどを用い れを区別してエに示せ。 S₁ E 12 =C2 B 110. 〈4枚の導体板によるコンデンサー回路) 次のア~スソーチの中に入れるべき数や式を求めよ。 る文章を解答群から選べ。 ただし,数式はC, V, dのうち必要なも