物理の熱力学についての質問です。図11-6のIでは圧力がp0となっています。でも単原子分子の理想気体を封入する前もピストンはSの位置で不動、つまり、理想気体を封入する前に存在した気体の圧力はp0であったということになると思います。そうすると、理想気体の圧力がp0であるから、... 続きを読む

出題パターン 39 ばねつきピストン 断面積がSのシリンダーが鉛直に立ててある。 ピ ストンとシリンダーの底とは自然長がんのばねで 結ばれている。 またシリンダーの底から測って高さん ピストンw の位置にストッパーsがある。このシリンダー内に, ある量の単原子分子の理想気体を, その圧力が大気圧 ばね× と同じp になるまで封入した。 このときピストン はストッパーsの位置にあり、 絶対温度は T であっ た (状態Ⅰ)。 次に封入気体をゆっくりと加熱したところ, 温度が2T となったところ でピストンは上昇を始めた (状態ⅡI)。 さらに加熱したところ, 温度が6T となったときピストンは h だけ上昇した (状態Ⅲ)。 (1) ピストンの質量を求めよ。 重力加速度の大きさを g とする。 (2)状態Ⅰから状態Ⅱまで気体のした仕事を po, S, hで示せ。 (3)状態Ⅰから状態Ⅲまでに加えられた熱量を po, S, んで示 解答のポイント! ばねの伸びと圧力の増加分は比例するので,Ⅱ→Ⅲのか-Vグラフは直線。 解法 (1)~(3) 熱力学の解法3ステップで解く。 状態 I : po・Sh=nl Ⅱ:pSh=n_ Ⅲ: pa S.. 2 ①②をた ⑦を④に代 ① ③を辺 ⑧ ⑨を⑤ STEP2 ↑ 4po 2pol po 0 STEP STEP1 各状態のp, Vn.Tを図示する。ピストンWの質量を M, ばね 定数をとする。 AU= I I III 大気圧 PS4 k ←I PIS 上昇し Po n eeeeee 24 Sh 126 漆原の物理 熱力学 (定 はじめる = (N-POS Mg P1 n heeeeee pos (T Sh 43250 Mgd II- 2T 6T Iから 伸び 1/ h W 図 11-6 lom] [-w +5-1x( Q

図では重力と運動方向が垂直になると思うのですが、仕事は行われるのですか？

例題 17 力学的エネルギー保存則 図のようになめらかな水平面上の点A を速さ 7.0m/sで通過した小球が,なめら かな曲面をすべり上がった。 小球が達する 最高点Bの高さん [m] を求めよ。 重力加速 0 度の大きさを 9.8m/s2 とする。 7.0m/s 10 指針 垂直抗力は常に小球の運動の向きに対して垂直にはたらくので,仕事をしない。 よって、 力学的エネルギー保存則が成りたつ。最高点 B では,小球の速さは0である。 い 15 解 Step 1 小球には重力 (保存力) と垂直抗力がはたらく。この運動では、垂 直抗力は仕事をしないので, 力学的エネルギー保存則が成りたつ。 Step 2 小球の質量をm[kg] とおき, 点Aの高さを重力による位置エネル ギーの基準とする。 点 運動 エネルギー 重力による 位置エネルギー 15 A 72 1/2m² m×7.02 0 20 各点での運動エネルギーと重力による 位置エネルギーは、表のようになる。 Step 3 点と点Bの間での力学的エ ネルギー保存則より B 0 m×9.8×h 1/12mx7.02+0=0+mx9.8×h よってh= 2.5m 25

mgl（1-cosθ）ってなぜこのようになるのですか？

解説 (1) 〈円運動の解法》 (p.191)で解く。 STEP P 10 中心は点O 2 半径1, 3速さ は未知。 さぁ、どうやって求める? 速さときたらエネルギー。 いまは, 摩擦熱は出てな W いから《力学的エネルギー i 保存則》 (p.162) ですよ。 T ŵ 3 V w OK! キミの言うとおりだ。 式を立てると, 前PO 後さ () mg 1 2 2 mvo = COS) 1 mv² + mgl (1 - cos 0) m 2 T 遠心力 図 a 2 - 11= -2gl(1-cost)・ ① 2 1830*

問17の問題についての質問です。 この問題のベクトル図はどういうに考えればいいのでしょうか。「この人が西向きに1.0m/sで歩いている」と書いているので、左向きにベクトルを書くと思ったんですが、実際は反対に書いていたりとなぜこのベクトル図になったのか分かりません。

4/20 (ワシントン xo Step 3 ◆解答編 p.10~ 13 16 物理 速度の分解 上昇中のヘリコプターを地上から見ると、速度の水平成分が 12.0m/s 鉛直成分が9.0m/sであった。 このヘリコプターの速度の大きさを求めよ。 コプターが, 水平より 30° 斜め上向きに30m/sの速度で飛んでいるときの, 速度の水 また、速度の向きが水平方向となす角を0として, tan の値を求めよ。 さらに、ヘリ 平成分と鉛直成分をそれぞれ求めよ。 XX 17 物理 相対速度 風が吹いている中を人が歩いている。この人が西向きに 1.0m/s で歩くと,風はちょうど北東から吹いているように感じる。また,この人が西向きに 4.0m/sで走ると, 風はちょうど北から吹いているように感じる。 風の速さを求めよ。 xx 18 等加速度直線運動 列車が一定の加速度α 〔m/s']で直線軌道上を走っている。 地 点Aを列車の前端が通過したときの列車の速度は u[m/s], 後端が通過したときの速度 はv[m/s]であった。 2(1) この列車全体が地点Aを通過するのに要した時間はいくらか。 (2)この列車の長さはいくらか。 (3)この列車の中点が地点Aを通過したときの列車の速さはいくらか。 2 し に 線 用 老 1 > LIL

至急お願いします🙇‍♀️ この問題で、なぜ物体Ａは右向きに動くんですか？？ 物体Ａに右向きの摩擦力がかかってるから、左向きに動こうとしてるのだと思いました。

力の向 が変わる して、回 よってお S チェック問題 3 重ねた2物体の運動 図のように, 水平でなめらかな床の上 やや 14 分 に質量3mの板Aを置き, 時刻t=0に質 量mの物体Bを初速度v ですべらせる。 すると, A は動き出し, やがてBはAに対 Vo B m 3m A して静止した。 AとBの間の動摩擦係数をμとする。 右向き正と する。 AS BOEN (1) BがA上をすべっている間の A, B の加速度α, β をそれ ぞれ求めよ。 (2)BがAに対し静止するときの時刻を求めよ。 (3)BがAに対し静止したときの, A の速度vを求めよ。 (4) BA の上をすべった距離を求めよ。 解説 (1) STEP 1 図 a のように Bの凹が引っかかる様子を拡大して作 用・反作用の関係にある動摩擦力 UN B μN=μmgの向きを決める。 STEP 2 運動方程式は,図aより UA: 3mα=μmg=05 B:mβ=-μmg μN A N BUN B=1 Vo 1 よって, α = μg......① 3 答 UN A a 3m mg β = - μg ② 念のために聞いておくけど,α, 0 答 図 a βはだれから見た加速度かい? 8-p

運動方程式の問題と回答です。 私は鉛直方向を正として、1.5×0.2-1.5×9.8=fという式を立てたのですが、どこが間違っているのか分からないです,,, よければ模範解答の式の解説と、私の立てた式の添削をお願いしたいです🙇‍♂️ 初歩的な問題だと思いますがどうか宜しくお... 続きを読む

4 図のように、 質量 1.5kgの物体を板の上にのせて、 鉛直上向きに一定の加速度 0.20m/s2で板を動かしたとする。 このとき, 板から物体に加わる力の大きさ [N] を求めよ。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 0.20m/s2 物体 板

(2)の後半の｢遠心力が重力より勝っていればたるまない｣から、(遠心力)≧mgという式だと考えたのですが、解答では(張力)≧0となっていてそれが何故か分かりません。θ=180°において張力がある場合下向きに力が働くと思い、だとするとたるんでしまうと考えています。解説お願いします！

チェック問題 2 振り子の円運動 糸の長さ おもりの質量mの振り 子がある。 おもりに最下点で初速度 v を与えた。 標準 6分 (1) 振れの角が0のときの糸の張力T を求めよ。 (2) 糸がたるまずに1周するには vo はいくら以上必要か。 解説 (1) 《円運動の解法》 (p.191) で解く。 STEP 1 中心は点O 2 半径1, 3速さ” M m 45 は未知。 さぁ、どうやって求める? 速さときたらエネルギー。 いまは, 摩擦熱は出てな いから《力学的エネルギー 保存則》 (p.162) ですよ。 ☐ キミの言うとおりだ。 式を立てると, Vo mg 2 = mvo -m² + mg/l(1-cos 0 ) 遠心力 図 a よって、v=√vo2-2gl(1-cose) STEP 「回る人」から見て,遠心力 m を作図 STEP 3 重力を半径, 接線方向に分解しよう。 ここで糸は伸び縮みしない ね。このことから,半径方向には確実に力のつり合いが成り立つので, v² T T = mg cos0 + v² ② mT ②に①を代入すると, Vo 2 - T=m + g(3 cosa - 2)} ...... CS CamScanner でスキャン 第15章円運動 | 193

熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

>>1 圧縮 比例 1 V グラフ ら、熱 出題パターン 38 定モル比熱と定圧モル比熱 「ピストンつきの容器内に, n モルの理想気体が, 体積V1, 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱を Cvとする。 「ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度をT2にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout. 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から,気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱 C, の間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても4U = Con⊿T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 AJR STEP1 変化の前後でのか,Vn,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので, ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて,いつもpとなる。 このように、大気圧、 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 4 大気圧 nTi ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また、後の圧力 体積を V2 (未知数) とおくと, DV2 n T2 大気 1圧 図 11-4 前 (3 p Nout 前:pV=nRT ... 1 負 後:pV2=nRT ... ② -Wout E縮 STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout V₁ V2 体積V 1). になる。 図 11-5 いる にあ STEP3 熱力学第1法則を表 (表中雪)にまとめると, Qin n(Cy+R) (T2-T, + 4U Wout Cyn (T-T) |p (V2-V)=nR(T2-T) (1②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmでn=1 [mol], T2-T=1 [K] としたものに等しく. C=1x (Cy+R)×1=Cv+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

熱力学です STEP3でQinがn(Cv+R)(T2-T1)となってますが、どうやってこれ出してますか？？

出題パターン 38 定積モル比熱と定圧モル比熱 ピストンつきの容器内に、 モルの理想気体が, 体積 V1. 温度Tで閉じ こめられている。 大気圧はp, 気体定数は R, 定積モル比熱をCとする ピストンを自由に動けるようにして、熱を与えて温度を T2 にした。この とき, 内部エネルギーの変化 4U, 気体が外部にした仕事 Wout 気体に加 えた熱 Qin はいくらか。 また、 以上の結果から, 気体の定積モル比熱 Cr と 定圧モル比熱Cの間にはどのような関係があるか。 解答のポイント! 定圧変化であっても 4UCn4T の形となることに注意。 解法 熱力学の解法3ステップで解く。 STEP1 変化の前後でのか,V,n,Tを 図示する。 ここでピストンは自由に動けるので、 ピストン内の気体の圧力は大気圧とつりあって いて、いつもp となる。 このように、大気圧, 重力などの一定の力を受け自由に動けるピスト 前 p V₁ 大気圧 nTi D V2 大気 nT2 図 11-4 ンでは、必ず定圧変化になるのだ。 また後の圧力は最 体積を V2 (未知数) とおくと, 前:pV=RT ... ① 前 圧 Wout 後:pV2=nRT2 ... ② STEP2 Vグラフは図11-5のようにな る。 色のついた部分の面積が外へした仕事 Wout になる。 0 V₁ V2 体積V 図11-5 STEP3 熱力学第1法則を表 (表中) にまとめると, Qin 4U + Wout n(Cy+R) (T2-T) Crn (T2-T)p (V2-V)=nR(T2-T) (1 ②より) また,定圧モル比熱 C, は, 圧力一定で1モルの気体を1K上昇させるのに要する熱 であるので,Qmmでn=1 [mol], T2-T, = 1 [K] としたものに等しく =1x (C+R)×1= [Cy+R この式は理想気体であれば必ず成立するので、 この例題とともに覚えておこう。 STAGE 11 気体の熱力学 125

答えの図の破線の円と赤い実線の円って何が違いますか？

12 Step 3 155 (1) ① 低く ② 小さく ③ 屈折 (2) (解説を参照) 指針 (1) 気温の変化により音速が変化し, 音波は屈折する。 (2) 音速が徐々に変化すると, 音波はどのように屈折して伝わるのか ホイヘンスの原理を用いて考える。 解説 (1) 昼間は,地表の近くは温度が高く, 高所は温度が低い。し したがって,地表に近いほど音速が大きくなり,音波は図(a)の ように上空のほうへと屈折する。 音波のエネルギーの流れは 上空に向かい,地表に沿ったところでは弱くなる。一方,晴 れた夜間では,地表は熱放射により冷却し,空気の温度は高 所より地表の近くのほうが低くなる。その結果,音速の大小 は昼間と逆転し,地表に近いほど音速が小さくなる。すると 音波は図(b)のように地表のほうへと屈折するので,音は上空 に発散せずに遠方まで達する。図(a),図(b)の点線は同心円を あらわしている。 点で出 BACK 指針 反! として扱 (1) にあ n 昼間 (b) 夜間 (2)(1)の解説より, 晴れた冬の夜間では,上図(b)のようになる。 156 (1) 何倍か : 1倍, 波長: 0.40m (2) 8.5×102Hz センサー (2