(5)の問題です。 解説で「これは一つの弾性衝突とみなすこともできる。」とありますが、なぜそのように言えるのでしょうか。 衝突前と衝突後で力学的エネルギー保存則を立てることができる理由も関係するのでしょうか。どうしてこの力学的エネルギー保存則が成り立つのかもわかっていません... 続きを読む

たないケース 31* 質量2m〔kg〕 の物体Aと質 [量m[kg] の物体Bとがあり, Aにはばね定数 [N/m] の軽 いばねがつけられ,このばねを 2m m A000000000 B 壁 自然長より縮めた状態に保つため,BはAと糸で結ばれている。Aと Bは滑らかな水平床上を右方向へ速さu [m/s] で動いている。 ある点 で糸が急に切れ, まもなくAは静止した。 一方, Bはばねから離れて. 右方へ動き,壁と弾性衝突をして左へ戻り, A のばねに接触した。重力 加速度をg 〔m/s2] とする。 (1) 糸が切れ, ばねから離れたときのBの速さはいくらか。

(7)番の解答の、赤で囲った部分の2g/3とはなんですか？加速度は(4)で求めたg/3だと思っていたのですが何が間違っているのでしょうか？

h y=tan0x これにx=1 を代入して求めてもよい。 ※C x=vocosを使う。 ※E 落下開始の瞬間の物体を狙って弾丸を撃てば命中する。 ※D 1式において=とし,これに2式を代入した式と(2)のが等しくなる。 ※F 物体のy座標の①式に== を代入した。 [25] おもり A, B, C を伸び縮みしない, しなやかな軽い糸で結び、その糸 x=1に到達した時刻 な関係があればよいか。 中するためには、 を用いて表せ。 で 天井につるした滑車にかけた。おもりAの質量は2m, おもり B, C 速度の大きさをgとして以下の問いに答えよ。 滑車と糸の質量, おもりの の質量はmである。 また, おもりAは床からんの高さにある。 重力加 大きさ、滑車の抵抗などは無視する。 (1) このとき, AB間の糸の張力の大きさはいくらか。 おもりBとCを結ぶ糸を切ったらAは落下を始めた。 A,Bの加速度 の大きさをa,AB間の糸の張力の大きさをTとする。 (2) おもり A の運動方程式を書け。 鉛直下向きを正とする。 (3) おもり B の運動方程式を書け。 鉛直上向きを正とする。 (4) 加速度の大きさを求めよ。 (5) 張力の大きさを求めよ。 (6)落下が始まってからおもりAが床につくまでの時間を求めよ。 A B Aが床についたあと,Bはしばらくの間上昇をつづけ, 最高点に達した後に落下を 始めた。Aが床についた時刻からBが最高点に達するまでの時間はいくらか。ただし、 Bは滑車に衝突する前に最高点に達するものとする。 なお,糸がたるんでいるとき, 糸の影響は考えなくてよい。 (1) AB間の糸の張力 TAB は, おもりAのつりあいから TAB=2mg (2)2ma=2mg-T (3) -ma=mg-T ・座標 y とが (4)(2)(3)の2式からTを消去して a= (5) A x=1/2gを(2)式に代入してT=13mg (6) 求める時間をtとするとh=- at² 2h 6h ゆえに a g (7) A が床についたときのBの速さはv=votatより、 6h 2 このあと, Bは鉛直投げ上げ運動をするので、 g 3 最高点までの時間を とすると,最高点では速度が0なので、 0= 0 = 3√6gh - 191 B 3 gt .. 6h v=v₁+at+1),

23番の(6)について質問です。写真のようにv²-v₂²=2ax の関係式を使って解いたとき、答えが合いません。どこが間違っているのでしょうか？(答えは8.0です)

[23] 図のように、 一方の端を固 定したばねが水平面から [*] 傾いた斜面に沿って置いてあ る。 ばねの他端は自然の長さ のとき点の位置にある。 質量m[kg] の小物体Aをば ねに押し付けて1 [m]だけ縮 め, P点で小物体を静かに放 した。 小物体は0点を通過し た瞬間にばねから離れて距離 A h H P 20 R L- s[m]だけすべった後, 斜面の上端 Q点から飛び出し, h [m] 下方の水平面上のR点に 落下した。 斜面は, PO間はなめらかで, OQ間はあらく小物体と斜面との間の動摩擦係 数はである。 ばね定数を k (N/m), 重力加速度の大きさを g 〔m/s2] として次の問いに 答えよ。 なお, ばねは十分に軽いとし, ばねと小物体の運動は同一の鉛直平面内で行わ れ、空気の影響はないものとする。 (1) P点において小物体がもつ弾性力による位置エネルギーを求めよ。 (2) 0点での小物体の速さ V を求めよ。 (3) OQ間で動摩擦力のする仕事を求めよ。

なんで(3)は(1)みたいに解けないのですか？

R Q P m m 2m 20 質量がそれぞれ2mm,mの3つの 部分P,Q,Rから成るロケットが宇宙空 間で静止している。 はじめ, Rを左向きに 打ち出した。 放出後のPQから見たR の速さはuであったので, P・Qの速さは (1) である。また,この (2)である。 際に要したエネルギーは (2) 続いて, Q を左向きに打ち出した。 放出後のPから見たQの速さは やはりuであったことから,Pの速さは (3) となっている。 (立命館大 +東北工大)

16(2)の(イ)において、解説を見ても等式がなぜそうなるのかが分かりません。どなたか解説して欲しいです🙏

16 基 水平な床から30°傾いた斜面上に 平 3' 質量mの物体Pがあり,質量Mの小 物体 Q と滑らかな滑車をかいして糸で 結ばれている。Pと斜面の間の静止摩擦 係数を1.3.動摩擦係数を1とし、重 m P M 30° 2√3 力加速度をg とする。 08 (1)P と Q が静止しているためのMの範囲をを用いて表せ。 (2)床からのQの高さをんとし,M=2mとして静かに放すと,Qが 下がり始めた。Pが滑車に衝突することはないものとする。 (ア) Qが床に達するときの速さを求め Qの加速度の大きさと, よ。 (イ)Qが床に達した後,Pはやがて斜面上で最高点に達して止まった。 Pが動き始めてから止まるまでに移動した距離lとかかった時間t を求めよ。 (富山大 + 横浜国大)

57です。ここでのバネの伸びというのはPがもう一度Mに当たった時のことですか？その場合Pの質量も入る気がするのですが、なんでMだけなのですか？

M 53 長さの軽い棒の端に質量mの小球Pを取り付け、他端を 中心にして鉛直面内でなめらかに回転できるようにした。 最下 点でいくらより大きい速さを与えれば一回転するか。 長さの糸に小球Pを取り付け、他端Oを 指で止める。糸を水平にしてPを放すと, P は最下点Aを通り, 60°の位置Bまで達した とき, 0端の糸を放す。 A, B での速さとP が達する最高点の高さ (Aの位置からの高さ) んを求めよ。 55 滑らかな水平面上で, ばね定数のばねに結 ばれた質量mの小球Pを自然長の位置Oから だけ引いてAで放す。 0での速さ, OA の中点での速さ 02, およびばねの縮みの最大 値 xm を求めよ。 P 0 60° -"B V エネルギー 53 求める仕事は 棒 Pom ng √ Fol¬µl(mg−Fo)= ½-½mv² W=-μN×1=-μl(mg-12) 52 「仕事=運動エネルギーの変化」 より Wi+W2 + Ws + W= =1/12m02-0 力学 55 1/12m+1/2kx定より 1½ kl²=1mv₁² .. ひ m ½ kl²=mv²+1k (1) ひ2= l3k 2V 13 v= (√3+μ) Fal-2μgl ばねが最も縮むのはPが一瞬静止す るときだから m k P 00000000000 0 A 実は、この問題は41と同じ内容であ る。 41で求めた加速度α を用いて v2-022al からもが得られること を確かめてみるとよい。 :.xm=1 1→ 56 自然長までは板とPを一体化して 考えればよい。 自然長での速さをひと すると 56 ばね定数kのばねに質量Mの板を取り 付け, 板に質量mの小球Pを接触させ, ばねをしだけ縮ませてから放す。Pは自然 長で板から離れ, 水平面から曲面へと上 k 53 最下点での速さをv とおくと, 最 高点での位置エネルギー mg・2r が必要 だから kl²=(M+m)vo² k . vo=√√M+m mv,²> mg. 2r v>2√gr がっていく。Pが達する最高点の高さんを求めよ。 摩擦はない。 57 前問で,ばねの最大の伸びxはいくらか。 板は水平面上を動くとする。 等号のときは最高点で止まってしまう ので除外した。 その後はP単独での力学的エネルギー 保存に入る。 5mv2mgh 2 54 mgl= 1=mvv₁ = √2gl h= 2 2g kl² =2(M+m)g UB UB Pが板と力を及ぼし合っている間は全体 として保存し、離れれば単独で保存する。 物体系の力学的エネルギー保存則 複数の物体が力を及ぼし合いながら運 動するときには,1つの物体だけでは力学的エネルギー保存則が成り立た ない。物体系全体について立式する必要がある。 EX 質量 m,Mの物体 P Q 糸で結ばれ, 滑 車を介してPは滑らかな机の上で支えられて いる。 P を放し、 距離だけすべらせたときの 速さはいくらか。 IM 60° 30° UB 2 57 自然長位置以後, 板は板で力学的エ ネルギー保存に入っている。 ばねが最大 に伸びたときには,板の速度は0だから Mo-x m PO mgl=/12mu"+mg.1/2 B以後は放物運動に入る。 水平成分 VB/2=gl/2は最高点Cでも残るので mgl= +mgh. 1=\½\m(√97)²+: いずれも出発点との間で力学的エネルギ ー保存則をつくってみた。 VB=√gl M =l. M M+m 58 h=-l Q が失った位置エネルギー Mghの お陰でP, Qは運動エネルギーをもち, かつ, Pはmghだけ位置エネルギーを 増すことができたとみて

なぜ反発係数が1の時は失われた力学的エネルギーが0なら反発係数が0の時も失われた力学的エネルギーが0じゃないんですか。

*A* 221 ●衝突と力学的エネルギー 一直線上で,右向きに 速さ 2.0m/sで運動する物体Aが, 左向きに速さ4.0m/s で運動する物体Bに衝突した。 A, Bの質量はともに 3.0kgである。 A B 2.0m/s 4.0m/s 3.0 kg 3.0 kg (1) 弾性衝突(反発係数が1) のとき,衝突後のA,Bの速度の向きと大きさをそれぞ れ求めよ。 また,この衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 (2)完全非弾性衝突 (反発係数が0) のとき,衝突後のA,Bの速度の向きと大きさを それぞれ求めよ。 また, この衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 2,3

解説の☆の部分を求める意味が分かりません。 なぜ、☆から答えが導けるのかを教えてください( . .)"

電流が流 (3) E2の起電力と AC間の電圧降下を比較 電流の向きを考える。 れる。 発展例題41 コンデンサーを含む回路 [物理] ◆発展問題 498 499 P R₁ S R2 49 図のように、 電気容量 C1, C2 のコンデンサー, 抵抗 値 R1,R2 の抵抗, 内部抵抗が無視できる起電力Eの 電池, スイッチSを接続する。 次の各場合において, Ci, C2 のコンデンサーにたくわえられている電気量, および点Pの電位はそれぞれいくらか。 alt (1) Sが開いたまま十分に時間が経過したとき。 (2) Sを閉じて十分に時間が経過したとき。 E 指針 十分に時間が経つと, コンデンサー には電流が流れなくなる。 このとき, Sが開い た状態では回路に電流は流れず, Sが閉じた状 態では, ER→S→R→Eの経路で電流が流 れる。 が流れる。 R1, R2 は直列になっており,各抵抗 に加わる電圧の比は,抵抗値の比に等しい。 そ れぞれに加わる電圧を V1, V2 とすると, R1 E R2 V2=- E R+R2 V₁ = R₁+ R₂ ■解説 (1) このとき, 回路に電流は流れ なくなる。 R1, R2 の電圧降下は0なので, 各コ コンデンサーには電圧Eが加わる。 C1, C2 にた くわえられる電気量を Q1 Q2 とすると, 「Q=CV」 から, C1, C2 はそれぞれ R1, R2 と並列になっている ので、両端の電圧は V1, V2 に等しい。 Ci, Cz の電気量を Q', Q' とすると, Q''=C,V, 100 R₁C R+R2 E Q=CE Q2=C₂E R2C2 Q2'=C2Vz= E 電位の基準はアースの位置であり, C2 の両端 の電圧はEなので,Pの電位はEとなる。 R+R2 R 2 (2)このとき,E→R→S→R2→E の経路で電流 点Pの電位は, V2の値から, -E R₁+R₁₂ 246 V章 雷気

氷と水の密度と体積が同じだったら溶けても増えないのはどうしてですか。

問4 図4のように、容器に入った水に氷が浮いて静止している。 このとき、水面から 上に出ている部分の氷の体積はV水面より下の部分の氷の体積はV2である。 水の密 度をpo、氷の密度をp、重力加速度の大きさをgとする。 下の文章は、このときの氷に関する生徒A、Bの会話である。 生徒たちの説明が科 イに入れる式と語句の組 学的に正しい考察になるように、文章中の空欄 ア み合わせとして最も適当なものを、次の①~ ⑨ のうちから1つ選べ。 29 氷 V₁ 水と氷の体積の かんけい V₂ 0 容器 図4 A: 水と氷ではどちらの密度が大きいかな。 水の方がみう心が 大きい B: 普通の物質では液体が固体になると体積が減少するけれど、 水は例外だよ。 水が氷 になると体積が増えるので、 水と氷の密度の大小関係はp <poだね。 A:図4で氷が静止しているのは、氷にはたらく重力と浮力がつり合っているからだね。 ア と B:そうだよ。 この氷にはたらく浮力の大きさは、アルキメデスの原理より、 表せるね。この浮力と重力のつり合いから、 水と氷の密度の比を体積の比で表すこと ができるね。 A: なるほど。 ところで、この氷が解けたら水面は上昇するかな、 下降するかな。 B: それはね、 イんだ。実際にそのようになるか、氷がとけるのを待ってみよう。

ヘ解説お願いします ヘは解説にどちらのコイルも電流が増加すると磁束が正の向きに増加するとあるのですが、それなら誘導起電力が逆向きに働いてマイナスかなと思ったんですけどプラスでした。

142023年度 物理 4 図1のように, 環状の鉄心に巻き数 N1, 自己インダクタンス Lv 工学院大-S日程 巻き数 電圧は,V=Vosin(wt) である。ここで, Vo およびωは正の定数であり, V, は図1の点Bに スをMとする。 一次コイルには交流電源が接続されており、時刻において一次コイルにかかる N2, 自己インダクタンスL2の二次コイルが巻かれている。 2つのコイルのタン イルに流れる電流 および二次コイルに流れる電流I2 は, それぞれ図1の矢印の向きを正とす おり 発生する電圧を V2 とする。 ここで V2 は, 図1の点D に対する点Cの電位を表す。 一次コ 対する点Aの電位を表す。 また, 二次コイルにはスイッチSと抵抗値 Rの電気抵抗が接続されて 一部の矢印の方向を る。磁界 磁場) は鉄心の内部にのみ発生するものとし、 図1の鉄心内部の知 正の方向とする。 以下の問に答えよ。 ただし、 [I] スイッチSが開いた状態を考える。 AI AI At 句を磁界の は、電流の単位時間あたりの変化量を表す。 (イ)V1,1, Lより必要なものを用いて表せ。 At 11周期分の波形が図2に示されている。 図中のTは周期を表す。 電流 の波形の概形 として適切なものを図2の (a) ~ (d) の中から選んで答えよ。 (ハ) 問 (ロ)で選択した波形に対応した数式として適切なものを次の中から選んで答えよ。ただ Iは正の定数とする。 (a) I = Iosin (wt) (d) I1 = Iosin (wt+m) (b) I₁ = 10 sin (wt +7) (e) = Iosin (wt) [II] スイッチSが閉じた状態を考える。 V2 (c) Iv=Iosin| sin (wt - 1/2) (V1, V2 およびそれらの比を,鉄心を貫く磁束の単位時間あたりの変化 A V₁ より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 At ,N1,N2 (ホ) 電気抵抗の消費電力の時間平均を有効数字3桁で答えよ。 ただし, Vo = 10V, L1 = 0.565H, L2=0.141H,M=0.283H,Ni=600,N2=300,R=100Ω とする。 (VV2は,自己誘導と相互誘導の両方の影響を受ける。 それぞれをI1,12, L2, M より必要なものを用いてそれぞれ表せ。 Al₁ Al₂ At At 1, 工学院大 S Jan 02 すべて まか B N₁ 鉄心 5000000 O V2R D (a) I, (b) 0 (c) 一次コイル 次コイル 1, (d) N2 図1 T/2 'T t 図2