高校物理の質問です。⑤〜⑩の解き方を教えてください。一部でも構いません。 ⑤CV/n ⑥CkV^2/n^2 ⑦CV^2/n^2×n(n+1)/2 ⑧V/n ⑨TV^2/nR ⑩CV^2/2 よろしくお願いいたします。

図1のような電気容量Cのコンデンサー、抵抗値R の抵抗、時刻とと もに変化する電圧uの電源からなる回路を考える。 電源電圧の最大値 をV(0) とする。 t<0ではv=0であり、コンデンサーに電荷はない ものとする。 (1)t≧0v=V とすると、 横軸をt、縦軸をコンデンサーの極板間の 電位差としたグラフは図Aの (1) であり、縦軸を抵抗に加わる電圧と したグラフは(2)である。 R 2V V 3 0' 1 T 2T 3T P2 (2)次に20での電圧uを一定の時間幅Tで階段状に変化させる。 ある正の整数nによって整数kの範囲を k= 1,2, ...,n とし、 (k-1)T≤t < kT では kV U== n とし、tnではv=V とする。 ただし、Tは十分大きく、電圧を上げる各時刻t=kTの直前では回路に電流は流れな くなるものとする。 n=3の場合、 図2のようにvは変化する。 横軸をt、 縦軸をコンデンサーの極板間の電位差としたグラフは図Bの (③) であり、 縦軸を抵抗に加わる電圧としたグラフは (④)である。 (ト) (イ) (7) 以下ではn > 3とする。 コンデンサーに蓄えられる電気量は (k-1) TSt< KTの間に (⑤)だけ増加するので、この間に電源が行う仕事は(⑥)である。 0≤t≤nTの間に電源の行う仕事Wは、和の公式k=n(n+1)を用 (エ) (オ) MA (カ いるとW= (⑦) と求められる。 0≤t≤nTの間、抵抗に加わる電圧の最大 値は (⑧) であり、 常にこの最大電圧が抵抗に加わったと仮定すると、 ジュ ール熱で失われるエネルギーE, は (⑨)である。 以上により、t = nTでコン デンサーが蓄えている静電エネルギーUは、W-En<Un<Wを満たす。 n を大きくする極限でEmは0となり、この極 では(1)となる。 AB

教えてください

18 力学 66 力学 以下, 滑らかな水平床面上でのこととする。 80 質量 MのQにばね定数kのばねを取り付け、 質量mのPをばねに押し当てて、 自然長から! 組んだ状態にし、手をはなす。 ばねから離れた後 のPの速さを求めよ。 11/12MV2=1/2x2 「M 3mv M Pm k Q 2(m+M) k Pが点Bを通るときの,Pの速さをも 台の速さをVとすると、運動量保存則は であり,Pが左に動けば, 台は右に動く。 M ちなみに v= 2m+M) <0となる からは左へはね返っている。 2m-M 81曲面をもつ質量Mの台が水平面上で静止して いる。 曲面上の点Aに質量mの小球Pを置いて 静かに放すとき,Pが最下点Bを通るときの速 さを求めよ。 点AとBの高さの差をんとし, 摩 擦はないとする。 80 MV m m h AI M B ぜん 速さをv, Vとする。 (速度にしない のは向きが歴然としているため) 運動量保存則は mv=MV ... ① 力学的エネルギー保存則は 11/21k-1212m+1/2MV2.② mv=MV .....① 力学的エネルギー保存則は mgh= h=\/\/mv² + 1/1 MV²..... ①のVを②へ代入し、整理すると mgh=mv²(1+m) 2Mgh . v=√√m+M 最下点BではPの速度が水平(左向 き)になっているので,①が成立。途中 の位置だと, vを速度の水平成分に置き 換える必要がある。 82" 滑らかな水平面と曲面をもつ質量Mの台が 静止している。 質量mの小球Pが速さで台に 飛び乗ってきた。Pが台上最も高い位置にきたと きの台の速さを求めよ。 また, Pが上がった 高さんを求めよ。 P mo M 83" 前間でPが最高点に達した後, 台を滑り降り, 台から離れたときのPの 速さと台の速さを求めよ。 運~な則は 前=後ではないのですか? ①のVを②へ代入し 1-1m²+ m² 2M 82 =1/23m²(1+77) .. v=l kM m(m+M) この場合,「物体系はどれとどれ?」 と尋ねると、 「P と Q」 という答えが圧倒 的だ。 それでは, ばねの力が外力として 働いてしまう。それでも, ばねの力はP と Q に対して, 逆向きで同じ大きさな ので,外力の和が0ということでセーフ なのだが, 「PとQ とばね」 を物体系と とらえるとよい。 ばねの力は内力 (グル ープを構成するメンバー間の力)となっ て気にならないし, ばねには質量がない ので、運動量は常に0 で, 保存則の式に 顔を出してこない。 私は=MM+Mとしたのです。 次のページから始まる2つのHigh は,とりわけ高度な容である 「森」 へ進む段階で学べばよい。 が、これは、何が間違っていますか? m M 最も高い位置にきたかどうかは、台 上の人に判断させればよい。 その人が見 てPの速度が0になったときにあたる。 なぜなら, 動いて見えている限り,まだ 上昇中か, あるいは既に下りに入ったか のどちらかになってしまうからだ。 台上の人に対する相対速度が0だから、 Pの速度は台の速度 Vに一致している ことになる。 台の速度は水平方向だから, このときPの速度も水平でVというこ とになる。 N V ht 作用・ 反作用 N この力の水平成分が台 を右へ動かす原動力 81 水平方向には外力がないので, 水平 方向については運動量が保存する。 初め 全体が静止していたので, 全運動量は 0 水平方向には外力がないので, 運動量

（7）についてで、この問題で解答では右の写真のように図的に考えているのですが、この図の加速度が速度だったら成り立つのは納得できるのですが、加速度でも成り立つのがなぜかわからないです。教えてください。お願いします。

水平な床に傾角8の斜面をもつ y 質量 M の三角柱 Qを置き, 斜面上に PM 質量mの小物体Pをのせて静かに放 ↓g すと,両者は動き出した。 摩擦はど こにもなく,重力加速度を g とする。 0 x っち PがQから受ける垂直抗力の大きさ Nを求めてみよう。 まず,Qの加速度の大きさを A とすると, Q の運 動方程式は,Nを用いて (1) と表される。そして、この後は次の 2つの方法 I, II が考えられる。 I. 慣性力を用いて考える。 P について成り立つ武 (2) をつくり (1)と連立させることによりN を求めると, N = (3 となる。さら 「こっちにはQが床から受ける垂直抗力の大きさもR= (4) とm,M, 9 0gで表される。 Ⅱ. 静止系で考える。Pの加速度の水平成分を ax, 鉛直成分をay と して(図のxyの向きを正とする) 各方向でのPの運動方程式を つくると,Nを用いて (5) と (6) となる。 この場合, 未知 数が,N, A, ax, αy と4つあるので, 1), (5),(6)では解けない。 そこ で,PがQの斜面に沿って滑ることに着目して, A, ax, ay, 0 の間の 関係式 をつくる。こうして連立方程式が解けることになる。 (法政大+ 筑波大+大阪大)

(2)で、グラフを使わないで求めると、式はどうなりますか？

13 エレベーターの運動 地上に静止していたエレベーターが,時刻 t = 0sに上昇 し始め、 最初の 4.0 秒間は一定の加速度で上昇し, 次の 2.0秒間は速さ 6.0m/sで上 昇した。 その後, 一定の加速度で 3.0 秒間減速し、 最上階で静止した。 (1)グラフ エレベーターの速さ [m/s] と時刻 t [s] の関係を表すグラフをかけ。 (2) 最上階の地上からの高さを求めよ。 (3)グラフ エレベーターが上昇した距離 x [m] と時刻t[s] の関係を表すグラフをかけ。 4 例題 5

次の問題でまず何故青線の関係式が立てられるのでしょうか？どなたか解説お願いします🙇‍♂️

20min 2 図e QAR-P 図 sin'= √2RY cos'=- 2R △PQSはSが 直角三角形であるから 図 a きの周期をT' とすると To'=2 amo=2x2k mo =2To となる。 To = 1.0s より To'=2×1.0=2.0s (3) 小球の質量をm[kg] にしたときの周期をT T[s] - xの位置での運動方程式 ma=-kx k a=-x=ω'x m /k 2丁 80= m とすると @mo im T=2x1 Im mo -X2π To 「T=- より k HP w 2R となるので,TとT の間にはT=, m To Vemo 0 mo Amo m (kg) 図b となる。 の関係が成りたつ。 よってTとの関係は図bのようになる。 N 55 2本のばねによる単振動〉 g)。 か x=Asin (wt+0) 振幅は4であり, 70 のとき x=0 であるから ので√2R すなわち 意して√を開くこと。 220であることに 0=Asin0 よって sin0=0 より = 0 これより x=asinwt A v=aw cos wt*A+B+ (2) 単振動する物体Pの加速度αは α-aw'sin wtB 8 図g mg mrw CPから半球面の足 CA√R²+R²=√ 10 のとき原点を正の向きに通過 このとき, 位置 xは0, 速度は最大となる (3)時間を求めるときは単振動の周期 Tを用いる。 また, 円運動にもどって考えるとよい。 (4) 変位 0 のとき速さは最大, 変位が最大 (もしくは最小)のとき速さは0となる。 (5) 力学的エネルギー保存則より, 「運動エネルギー K+ 弾性力による位置エネルギーU=一定」 となる。 (1) 単振動の変位と速度を表す式は, 振幅を A, 初期位相を とすると ← A 別解 0 v=Awcos (wt+0) -a ......① ......② この運動のx-t図は + sin 型となるので x=asinwt ① 式を用いて整理すると α=-x ....... ③ kx kx aw また、物体Pの変位がxのとき,物体Pが受ける 0000000000 0 力は図aより F=-kx+(-kx)=-2kxC ......④ am (3) ④式と,単振動の周期の式 「T=2π」 で K=2k だから,周期Tは m 2m T=2nv2k=nv k to= 90° 360° 単振動は円運動の正射影であるから, 物体Pがx=α に達してから初めて原点を通過するまでの時間to は π 2m 60° ・T= -aw 同様に, v-t図は +cos 型で, の最大値は aw であるので v=aw cos wt ←B 別解 x=asinwt を tで微分して dx v= =aw coswt dt また,v=awcoswt を tで微 0 a 分して dv 0 ax Q= =aw'sin wt dt 図24 ◆C 合成ばねのばね定数 は2kとなる。 物理重要問題集 57 じとなる。 。 を求める。 同じ｡ √g²+a² 55. <2本のばねによる単振動〉 B mmmmmm 図のように, なめらかな水平面上に質量mの物体Pが同 じばね定数kをもった2つのばね A, B とばねが自然の長さ にある状態でつながっている。 水平面上右向きにx軸をとり, このときの物体Pの位置をx座標の原点Oとする。 物体PをばねAのほうへ原点Oよりαだ けずらしてからはなす。 このとき物体Pは単振動する。 単振動は等速円運動の軸上への正 射影の運動であるといえる。 時刻 t=0 において, 物体Pはちょうどx座標の原点Oを正の 向きに向かって通過した。 ばねの質量はないものとして,次の問いに答えよ。 (1) 時刻 t における物体Pの位置xおよび速度vを, 等速円運動の角速度を用いて表せ。 (2) 時刻 t において物体Pが位置xにあるときの加速度αを, wとxを用いて表せ。また,2 つのばねAとBから受ける力Fを, kxを用いて表せ。 (3) 物体Pがx=αに達してから, 初めて原点を通過するまでの時間と初めて X= αを通過するまでの時間を, kmを用いて表せ。 (4) 物体Pの運動エネルギーKの最大値とそのときの位置, およびばねの弾性力による物体 Pの位置エネルギーUの最大値とそのときの位置を表せ。 ただし, やTを用いないこと。 (5) 物体Pが単振動しているときの速度と位置xの関係を求め, vを縦軸に, xを横軸にと [ 香川大 改 ってグラフに示せ。 このとき座標軸との交点を, a, k および を用いて表せ。 また, 物 体Pが時間とともに図上をたどる向きを矢印で表せ。

(１)について教えてください。 加速度を求める公式として2枚目の公式を習ったのですが答えは違う公式を使っています。2枚目の公式はいつ使う物ですか🙇‍♀️？

(基本例題 3等加速度直線運動 x軸上を一定の加速度で運動する物体が、 時刻 t=0sに原点Oを正の向きに12.0m/sの速度で 出発した。 その後, 物体はある地点で折り返し、 t=5.0sには負の向きに8.0m/sの速度になった。 (1) 物体の加速度の向きと大きさを求めよ。 t=0s 0 t=5.0s 12.0m/s 8.0m/s (2)物体が折り返す時刻と、このときの物体の位置(x座標) を求めよ。 (3)t=5.0sでの物体の位置(x座標)と,この時刻までに移動した距離を求めよ。 解答 (1) 加速度をα[m/s] とすると,v=vo+αt から, -8.0=12.0+α×5.0 よって, a=-4.0m/s² x軸の) 負の向きに 4.0m/s^ (2) 折り返す地点での速度は0m/sである。 折り返す時刻をt[s] とすると, = v +αt から, 4 [m/s] 12.0 0=12.0+(-4.0)xt よって, t=3.0s S₁ 3.0 5.0 0 このときの位置をx[m] とすると, x=vot+/12/12 から, Sa t(s) -8.0 x=12.0×3.0+ 1/2×(-4.0)×3.02=36-18=18m (3)4=5.0sでの位置をx'[m] とすると, x=vot+ 1/12から 時刻･･･ 3.0 s, 位置…18m x=12.0×5.0+1/2×(-4.0)×5.0°=60-50=10m 10 X 18 (2)の結果から, t=3.0s 以降は負の向きに移動するので、 t=5.0sまでに移動した距離 s 〔m〕は. 別解 右上のtグラフの面積S, 〔m) Sz[m] を用いて, s=Si+Sz=18+8.0=26m x'=S,-S=18-8.0=10m 途中で運動の向きが変わる 場合は、 s=18+ (18-10)=26m 位置･･･10m, 移動した距離...26m (移動した距離) 原点からの変位 運動の式)」を使うか

物理です。v-t図はなにを表す図なんですか。（2）平均の速度の値から点をとるのはどうしてですか。

11 または ここがポイント 流れと直角 トルの関係となる。 10407- =(1) 区間ごとの平均の速度は, 変位を経過時間 (0.10s) でわれば求められる。 v-t図は,平均の速度を それぞれの区間の中央の時刻における瞬間の速度とみなしてかく。 加速度はv-t図の傾きで得られる 解答 (1) 時刻 t [s] 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 位置x [m] 変位(m) 0 0.03 0.12 0.27 0.48 0.75 1.08 1.47 0.03 0.09 0.15 0.21 0.27 0.33 0.392万円に分離して考えること 平均の速度(m/s) 0.3 0.9 1.5 2.1 2.7 3.3 3.9のとして覚えておいても (2) 各区間の平均の速度を、区間の 速度 0.65-0.05.0m/s 中央の時刻に点で記し, v-t図をv[m/s] 何と60の角をなしている かく。図a (3) v-t図の傾きが加速度αとなる。 a= 3.9-0.32 4 3 2 6041) Xcos 60 =6.0m/s2 Lin 60-4:0xsin 60° (4) t図より 1 CASTIESIA v=3.0m/s/ 人の内 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 時間 t [s] 図 a を正 注 階段状のグラ にはしないこと。 2 データの点のうち, (0.05 0.3) (0.65, 3.9) を いた。

急ぎです。 （1）は変位と平均の速度の求め方がわからないです。 （2）〜（4）は解き方、公式などがわからないです。 もしわかる方がいたら教えてくださるとありがたいです。 よろしくお願いします🙇‍♀️

作図 実験 CERO 11. 加速度 一直線上を, 静止の状態から動き始めた物体の, 時刻 t [s] とそのときの位置x[m]の関係を まとめた結果が次の表である。 時刻 t [s] 0 0.10 20.20 位置 x [m] 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0 0.03 0.12 0.27 0.48 0.75 1.08 1.47 変位(m) /s 平均の速度(m/s) (1) 各0.10 秒間の変位と平均の速度を求め, 表の中に書きこめ。 (2) 物体の速度v [m/s] と時間t [s] の関係を表すv-t図をかけ。 (3) 物体の加速度α [m/s2] を求めよ。 (2)速度 v[m/s] 4 (4) 時刻 0.50 秒における物体の速度v [m/s] を求めよ。 3 10.CREMOR 2 1 O (3) (4) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 時間 [s] -20

物理学の問題です。 12平均律では、半音上がると振動数がほぼ6%増加する。また、半音で4音上がると振動数は約3/4倍、半音で7音上がると振動数は約3/2倍、半音で12音上がると振動数は2倍になる。このことを利用して、以下の問いに答えよ。 あるバクテリアの数は、6時間で2倍... 続きを読む

どういう説明をすれば良いのか、どういう理屈なのかが分かりません。どなたか解答例を教えて頂きたいです

令和6年度 【物理基礎】 冬課題 力学に関する以下の2つの問について、レポートを作成しなさい。 スペースが足りなければ各自で工夫すること。 問1 質量m[kg] の物体と, ばね定数 k [N/m] の軽いばねを用意し,図1、図2のように取り付けた。 このとき,図1のばねの伸び x1 [m] と図2のばねの伸び x2 [m] は,次のア~ウのうちどれか。 また、なぜ そのようになるのかを調べ, 理由も含めて自分なりにまとめなさい。その際, 物体やばねにはたらく力を図 示し,参考文献をきちんと明示すること。 (参考文献の書き方については,『図書館からはじまる 「学びのガ イド」』 p33を参照) 【問1の評価基準】 (「知識・技能」を評価) 問われている内容を客観的にわかるようにまとめることができているかを, A~Cの三段階で評価します。 k 00000000 ア: xよりもx2の方が大きくなる 00000000 イ: よりも x2 の方が小さくなる ウ: xxは同じ長さになる m m m 図1 図2 解答) 理由) Tra