120(1)において、 mg-T=ma 2T-mg=mb として、Tを消して b=g-2a としてしまいました。 これもaとbの関係だと思うのですが、どのような点で誤りでしょうか？

4. 運動の法則 57 120. 動滑車と運動方程式 質量mのおもりAと定滑車,および 質量mのおもりBをつけた動滑車が,糸でつながれている。A, Bをともに床からHの高さに静止させ,静かにはなすと, Aは下 降し始めた。A,Bの加速度の大きさをそれぞれα, β, Aには T たらく糸の張力の大きさをT, 重力加速度の大きさをg とする。B↑ 第Ⅰ章 力と運動 a 糸と滑車の質量は無視でき, 摩擦はないものとする。 B A H (1) αとβの関係を式で示せ。 (2) おもり A,Bの運動方程式を立て、α, T を求めよ。 (3) おもりAが床に達するまでに要する時間を求めよ。 (13. 北九州市立大改) やや難 三角比 <思考> 121. 重ねた物体の運動 図のように、水 平面上に質量Mの台車を置き, その上に質物体 量mの物体をのせた。台車と水平面,斜面 との間に摩擦はないものとする。 台車と物 体との間の静止摩擦係数を 重力加速度 |台車

II(2)で、θ＝πの場合についてαの範囲の求め方で腑に落ちない部分があります。 解答では｢II(オ)と⑦より√2-1<α<√2 ･･･⑨｣ となっていますが、II(エ)より転回軌道の実現条件にx₀<L/2があるので、これとII(1)①式からα<1 が出てきて、√2-1<... 続きを読む

Ⅱ 次に、 図1-3に示す実験を考える。 原子核 X 座標原点に, 初速0で次々 と注入する。 ここではx≧0の領域だけに, x軸正の向きの一様な電場Eがか けられており,Xはx軸に沿って加速していく。 x=Lには検出器があり, 原 子核の運動エネルギーと電気量, 質量を測ることができる。 電場Eは, E= 2miaとなるように調整されている。ここでv は,設問1(3)におけるA qL の速さ(図1-1参照) であり、 定数である。 X の一部は検出器に入る前に様々な地点で分裂し, AとBを放つ。 原子核の 運動する面をxy 平面にとり, 以下では紙面垂直方向の速度は0とする。 分裂時 のXと同じ速さでx軸に沿って運動する観測者の系をX 静止系と呼ぶ。 X 静止 系では, 分裂直後にAは速さで全ての方向に等しい確率で飛び出す。 X 静止 系での分裂直後のAの速度ベクトルが, x軸となす角度を0 とする。 このと き 分裂直後のX静止系でのAの方向の速度は A COS 。 と表せる。 以下の設 問に答えよ。 x < 0 *≥0 E=0 2 mv E= qL 電場: 原子核 A 検出器 (1) 図1-3にあるように, Xの分裂で生じたAの中には, 一度検出器から遠 ざかる方向に飛んだ後、 転回して検出器に入るものがある。 このような軌道を 転回軌道と呼ぶ。 Aが転回軌道をたどった上で, 検出器に入射する条件を求め よう。 以下の文の ア から カ に入る式を答えよ。 以下の文中で 指定された文字に加え, L, vAの中から必要なものを用いよ。 分裂時のXの検出器に対する速さを αVA と表すと, 分裂地点 x の関数とし てα= ア と書ける。 また, 注入されてからx まで移動する時間は, x の代わりに を用いて, イ と表せる。 転回軌道に入るためには, A の初速度の成分は負である必要があるので, 00 に対して, αで表せる条件, cos 8 < ウ が得られる。 この条件か ら, そもそも x > I では転回軌道が実現しないことがわかる。 Aが 後方に飛んだ場合, x0 の領域に入ると, 検出器に到達することはない。 これを避けるための条件は, αを用いて cos 0 > オ と表せる。 x0 > カ のときには,Aは0。 によらずx<0の領域に入ることはな い。 質量4 電気量 24 加速 転回軌道 原子核X x=0 x=x o 注入地点 初速ゼロ 分裂地点 原子核 B 分裂 図1-1 質量 電気量 質量3 電気量 図1-3 x=L (2) 検出器に入ったAのうち, 検出器のx軸上の点で検出されたものだけに着 目する。 測定される運動エネルギーの取りうる範囲をm, UA を用いて表せ。 (3) X の注入を繰り返し、 十分多数のAが検出された。 検出されたAのうち, 運動エネルギーがmi よりも小さい原子核の数の割合は, Xの半減期Tが L VA と比べてはるかに短い場合と, 逆にはるかに長い場合で, どちらが多くな ると期待されるか, 理由と共に答えよ。

物理　熱膨張の範囲です。 一枚目が問題、二枚目が答え、三番目が私の間違った考え方です。 私は解答と3400とエルの位置が違ったのですが、解答にある図を見てもこの問題が何をしていて、結局3400が何を表しているかわかりません。 教えてくれたら嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️🙇‍♀️

227 熱膨張 0℃で正しい長さを示すしんちゅう製の定規(線膨張率2.0×10-K) 鉄の棒(線膨張率 1.0×10 -5 /K) の長さを30℃ではかったら, 目盛りは3400mm を示 した。 この棒の30℃での正しい長さは何mmか。 また, 0℃での正しい長さは何mm か それぞれ小数点以下を四捨五入して答えよ。 なお, 1に比べて正の数αが十分小さいと き, -≒1-α と近似してよい。 1+a <->221

物理です。 なぜここから観測される振動数がこれだとわかるのでしょうか。画像が足りなかったら指摘してください。

1117 操作後 よってL-qt=(V-g)であり、音源の速さは音の速さVよりも小さいと考えてい るのでV-g > 0 より +cy CCN 9 V-a L -t+ V- すると ンサー t+ V L -t- V-q よって、 時刻に観測される空気の圧力変化の式は V y=Asin{2zf(t-1)+α}=Asin (27 V-a (5) (25) (a) * すなわち, 観測される振動数は V であり V-q V V-qf-f=vƒ>0 (g, f, V-g はすべて正であるため) よってffであり,音の高さは高くなる。 V-q よってオに入れるのに最も適当な式は ②, カに入れるのに最も適当な語句 相

物理　分散の範囲です。 全体の流れは理解できるのですが、角COHがなぜα／2になるかがわかりません。（右ページ四行目） 教えてくれたら幸いです🙇‍♂️🙇‍♂️

Solution 23-1 フレネルの複プリズム 類題 設問 (1) で示した, 頂角がαの薄いプリズムでの偏角βが入射方向に依存しないとした三角プリズムを仮想すれば,スネ されたい。 解説の参照においても,あくまで方針のみを参考にし, 考察し、 自分で レンズの光学特性の説明にも用いることができる. 例題形式で作問したので奮ルの法則の観点からレンズでの屈折光と 動かすこと. 読んでいるだけでは何も自分のものにならない. 問題: Invitation Card23-1 類題 レンズの光学特性の導出 |等しくなる. このプリズムの頂角をαと すれば,∠COH = 1/2なので,直角三角 2 形COHに注目し, α h 図のように極めて薄い凸レンズによって作られる, 点Aの像Bについて考える sin == R レンズの曲率円 R C D 2点は光軸上にあり, 凸レンズからの距離をそれぞれa, b とする.特にAからレンズが薄ければ、この仮想三角プリズ じ,光軸から高さんのレンズ上の点Cで入射し,点Dで出射してBに至る光路に 注目する. レンズは極めて薄いためCD間の高度変化は無視できるものとして い。レンズの屈折率をn,曲率半径をとし,んはa,b,およびRに比べて 分小さい. 小さい角度zについては, sinz tanzzを用いてよい . ムも薄いので頂角αは極めて小さいので, H a h AF 2 R α= 2h R 仮想プリズム 図 1 凸レンズ 2 このプリズムの振れ角 β = (n-1)αに等しいレンズの振れ角は, 光経路 CAD h A B A→C→D→Bにおいて幾何的にも定まることから,βa, b, んで表し, レ ンズ公式の表式を得る. -光軸 b 点CおよびDでの屈折を薄い三角プリズムでの屈折に対応させることにより、 レンズ公式 : 1 11 +-= a b f 図2のように, ∠CAB=0, ∠DBA = と おく。 レンズは極めて薄いとあるから, AC 水 平距離はα, BD 水平距離はもとしてしまって 良いだろう(厳密にはレンズ中心からの距離). h h このとき, tan= E C B TD h ↓ a b→ + tan = に対応する式を見出し, このレンズの焦点距離の値を導け. =1/5であり、ん 2 a h に比べ極めて小さいことから,とは微小角なので, 近似的に, 0, h ・ミ a b 方針1 レンズ上の点CおよびDでの2度の屈折が三角プリズムでの屈折と見なせるよ うに仮想三角プリズムを作図し, その頂角αを幾何条件からレンズの曲率半径R と入射高度んで表す. と書ける.図2のように, 線分ACとBDを延長した交点をEとすれば、 三角形AEBの 角Eの外角がレンズの振れ角βであるため、 h = +- a h b =(n-1) 27 2h 1 1 2(n-1) + R ゆえにこのレンズの焦点距離は,f= R であることがわかる. a b R 2(n-1) 図1のように,レンズ左球面の曲率中心をO,点Cから光軸に下ろした垂線の足を とする.CおよびDにおいて接線(厳密には球面との接面)を引き、それらの交点を頂 1 1 2(n-1) R レンズ公式に対応する式:-+ = a b R 焦点距離 f= 2(n-1) 7

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

物理 （1）についてです。 αの糸の張力はなぜ（m+M）gになるのでしょうか。私は、Aの質量も関係して（2m+M）gだと考えたのですが、Aの質量が関係していないのはなぜですか？教えて欲しいです。

15 基 天井から糸yでつるされた定滑車に糸αをか 左には質量mの物体Aを,右には質量mの板 をつるす。 Aと床の間を糸βで結び, 板上に質量M の物体Bを置く。 滑車は滑らかで質量は無視でき, 重力加速度の大きさをg とする。 (1)系α, B, yの張力はそれぞれいくらか。 (2) 糸β を切ると、 全体が動き出した。 (ア) Aの加速度はいくらか。 また, Aが距離んだ け上がるのにかかる時間はいくらか。 F A m a a B 床 B 糸 板m

(4)の解答、解説が欲しいです。

水平な台の上に質量mの物体Aを 置き,図のように自然の長さのゴム ひもBを取りつけた。 ゴムひもの右の 端を持って水平方向にゆっくりと引く と, ゴムひもが自然の長さからα だ け伸びたときに物体が動き始めた。 そ の瞬間にゴムひもを引くのをやめたと x=0 x=1 A B m x ころ, 物体ははじめの位置からだけ移動して止まった。台と物体の間の静止摩擦係数 をμ, 動摩擦係数をμ', ゴムひもが自然の長さからy伸びたときの弾性力は,kを比例 定数としてky とする。 重力加速度の大きさをgとする。また,μμ'とする。 (1) 物体が動き始めたときのゴムひもの伸びとの関係を示せ。 (2) ゴムひもが1+αの長さに伸びたときにゴムひもに蓄えられている弾性エネルギー を求めよ。 平をすべりださせ (3) 物体が止まるまでに摩擦力がした仕事を求めよ。 (4) 物体が止まったとき, ゴムひもがたるんでいたとする。 μとμ'の間にはどのような 関係があるか, a, b を含まない不等式で示せ。 のはいくらか。 (5) 物体が止まったとき, ゴムひもが自然の長さよりも伸びていたとする。 このとき, ゴムひもにはエネルギーが蓄えられていることに注意して, 移動距離6をm, g, k, 世, μ' を使って表せ。

（2）物体が原点から最も遠ざかるときの時刻の位置x1は図aの（ア）の面積に等しいのはそういう物だと覚えるしかないのですか

(3) t軸の下側にできる面積は負の変位を表す。 解答 (1) αは, v-t図の傾きで表されるので [m a=- (-12)-20_-32 - 4.0m/s2 12個=120 2mat= 8.0-0 8.0 (2) 速度が 0m/s となるとき, 物体は最も遠 (イ) 0-80 「v=vo+at」 より 解 12=20+α×8.0 よって a=-4.0m/s2 2 別解 2-vo2=2ax」 02-202=2×(-4.0) xx1 よって x1=50m 82m0.3 別解 5.0~8.0sの変 位を x[m] とする。 5.0 8.0 0.1 D ざる「v=vo+at」 より 2\mo. t(s) ties 0=20+(-4.0)× ti 0.1-12-08 2m0.1- よって 0. =5.0s 図 a x は,図a (ア)の面積に等しいので 20.- x1 = x5.0×20=50m x [m] SI 50 (3)x2は図の 「(ア)の面積(イ)の面積」より x2=50-12×3.0×12=32m 4 3 (4) t=0s, 2.0s 5.0s, 8.0s でのxの値を 求め, x-t図に点を記して各点を結ぶと、 (a)-(0.8-) 32 「v2vo2=2ax」より D L (-12)2-02=2×(-4.0) xx m0.よってx=-18m ゆえに x2 = x1+x′=32m t(s) O 2.0 5.0 8.0 図のような放物線の一部となる。n= 図 b ④「x=vot+1/23at2」より, t=2.0s のときの位置 x3 〔m〕 は x=20×2.0+1/2×(-4.0)×2.02 =32m 5

（3）x1はどうして図aの（ア）の面積に等しいんですか。 また（2）で物体は最も遠ざかる位置は速度が0m/sとなるときなんですか。

列題 3 加速度直線運動のグラフ 図は,x軸上を等加速度直線運動している物体 v [m/s] が, 原点を時刻 Os に通過した後の 6.0 秒間の 8.0 速度と時間の関係を表すv-t図である。 6.0 (1) 物体の加速度 a [m/s] を求めよ。 0 (2) 物体が原点から最も遠ざかるときの時刻 [s] と,その位置 x [m] を求めよ。 -4.0 (3) 6.0 秒後の物体の位置 x2 [m] を求めよ。 (4)経過時間 t[s] と物体の位置x[m]の関係をグラフに表せ。 指針 v-t図の傾きは加速度を表す。 また, v-t図の面積から変位が求められる。 解 (1)αは,v-t図の傾きで表されるので t(s) 5 (6.0,-4) 10 v [m/s] (-4.0)-8.0 a = = 6.0 - 0 -12.0 6.0 8.0 = -2.0m/s2 (ア) (イ) 116. 4.0 6.0 (2) 速度が 0m/s となるとき, 物体は最も遠ざ かる。 「v=vo + at」 (p.30(13) 式) より 0 = 8.0 + (-2.0) x t1 よって = 4.0s 1 x1 は,図a の (ア) の面積に等しいので 1 x1 = × 4.0 × 8.0 = 16m 2 0 0 -4.0 t(s) 図 a 「最も遠ざかるとき」 →速度 0 (それ以上, 先には進まない) x [m] 15