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リュケイオン 「高校物理質問掲示板」



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★ 電磁力の向き / DOES ♂ [近畿] [浪人生]
こんばんは。始めまして。
初投稿です。
「物理のエッセンス電磁気・熱・原子」68ページ
Q＆Aのちょうど下の部分の絵についてです。
Ｂの成分のうち、Iに平行な成分に「この成分は力を発生させない」とありますが、
これは何故でしょうか。

回答宜しくお願い致します。
No.1533 - 2010/06/02(Wed) 23:23:57
☆ Re: 電磁力の向き / 新矢 ♂ [近畿] [塾講師]
DOESさん、はじめまして。

教科書などにも、電磁力の公式は　F=IBl となっていますが、これは
ＩベクトルとＢベクトルが垂直のときにしか成り立ちません。
もちろん、ＩとＢが垂直でないときも、電磁力は発生します。
つまり、一般を扱う物理学においては、公式とは呼べない不完全な形です。

より一般的な電磁力の公式は、
ＩベクトルとＢベクトルのなす角をθとするとき、
長さlの電流が受ける力 Fベクトルは、
その大きさは、F=IBlsinθ
向きは、ＩからＢに右ねじを切ったときにねじの動く向き（ＩにもＢにも垂直）
と覚えるべきです。

エッセンスの絵は、Ｂベクトルを２方向に分解していますが、物理的に意味があるわけではなく、特殊な場合でしか成り立たない　F=IBl に固執しているため、そのようなわかりにくい説明になってしまっているのです。

ＩとＢが平行のとき（θ=0,π）のとき　、F=IBlsinθ=0 となりますが、実際Ｉ//B のときは、電磁力は発生しないことは、実験で確かめられています。

ついでながら、ローレンツ力も
　F=qvBsinθ
θはvとBのなす角
と覚えるべきだと思います。
No.1534 - 2010/06/03(Thu) 17:55:44
☆ Re: 電磁力の向き / DOES ♂ [近畿] [高３生]
詳しい解説ありがとうございます。
今後も機会がありましたら、宜しくお願いします。
No.1535 - 2010/06/05(Sat) 09:23:43
★ 波動のグラフ / るるる ♂ [関東] [高３生]
初めて質問させていただきます。
物理のエッセンス波動分野P97のEX2(3)のt=0での波形を描けという問題で
どうして与えられたグラフから原点は正にならなければならないのか分かりません。
波の上流側(?)というのはどこのことを指しているのでしょうか？
y-xグラフからy-tグラフは分かるのですが、その逆はどうしたら良いのかよくわかりません。

回答よろしくお願いします。
No.1530 - 2010/05/26(Wed) 21:17:07
☆ Re: 波動のグラフ / 新矢 ♂ [近畿] [塾講師]
るるるさん、はじめまして。
このあたりは動画で説明するのが一番わかりやすいのですが、掲示板ですので、文字だけでやってみます。

コンサート会場などでのウェーブをイメージしてください。
るるるさんも観客の一員です。

左からウェーブがやってきました。左隣りの人が手を挙げてジャンプしたら、ほんの少しだけ遅れて、るるるさんも同じ動きをします。ほんの少しだけ遅れて右隣の人がジャンプします。
このとき、るるるさんにとっての上流とは、左隣の人です。

ステージの大画面モニターには、会場のウェーブの様子が映し出されています。
波がきれいに動いています。その画面を一時停止したものが、y-x グラフで、エッセンスでは波形グラフと呼んでいます。

しかしながら、観客一人一人は上下に振動しているにすぎませんね。
ある観客一人の上下運動を表したのが y-tグラフです。エッセンスでは単振動グラフと呼んでいます。

いい例ではなかったかもしれませんが、
各点各点ごとの上下運動が次から次に順に伝わることで、波を作っているということをイメージして欲しかったのです。
改めてエッセンスの波の性質の最初から読み直してみてください。

さて、EX2 の問題に与えられているグラフは、横軸がtであることに注意してください。このグラフは、原点（にある媒質）の上下運動を表しています。


t=0 のとき、原点の媒質の変位は 0
t=1 のとき、+0.1
t=0.3 のときは、目分量でだいたい +0.05 位でしょうか。

解説の「Miss」でいうところの、『少し時間が経ったとき』というのは、t=0.3 のとき、とでも考えてみましょう。そのときの変位は +0.05 つまり正でしたね。

図aや図ｂは横軸がxですから、これはt=0 において実際に目に見える波の様子です。

上流というのは、（波が左から右に動く場合は）ほんの少し左側という意味です。
図ｂを見てください。原点の変位（振動の様子 y-tグラフ）を考える場合は、原点のほんの少し左側を見てみようということです。
図ｂで　原点のほんの少し左、x=-0.1 位ではy=+0.05 位ですね。
ほんの少し時間がたてば、それが伝わってくるのだから、原点は +y 方向に変位します。

図aと同じように、図b のグラフもほんの少し右にずらして、少し時間が経ったときの波形を点線で書き込んでみましょう。
No.1531 - 2010/05/27(Thu) 19:01:01
☆ Re: 波動のグラフ / るるる ♂ [関東] [高３生]
はじめまして
大変親切に回答していただきありがとうございます！
やっとすっきり分かりました
学校で物理の授業受けられないのでとても助かりました
No.1532 - 2010/05/27(Thu) 22:11:38
★ (No Subject) / みかん ♀ [東海] [高１生]
学校でこんな問題が出ました！
教えてください!!

雨の時、できるだけぬれずに目的地にたどりつくには、
どのようにすればいいのか。

?@全速力でかけぬける
?A雨の落下速度に関係した適当な速さで走る
?B雨の落下速度とは無関係の適当な速さで走る

物理的に論述せよ。
No.1528 - 2010/05/22(Sat) 12:30:25
☆ Re: / 新矢 ♂ [近畿] [塾講師]
こんにちは。
「書き込まれる方へのお願い」にありますように，運営上の理由で，質問は『らくらくマスター物理』，『物理のエッセンス』,『新体系物理Ｉ・ＩＩ』の内容に関することに限定させていただいております。ご了承ください。

No.1529 - 2010/05/22(Sat) 14:48:11
★ (No Subject) / ビギナー ♂ [関東] [中学生]
こんにちは。
初めて質問させていただきます。
物理のエッセンス力学P25の24番なのですが、ばねを半分に分けるとばね定数が2倍になっています。これはなぜですか?
P25の上に書いてある知っておくとトクの説明どおりだと、この問題でもしばねを3つに分けたらばね定数が3倍になるという考え方でいいのでしょうか?

不束な質問ですが、回答よろしくお願いします。
No.1524 - 2010/05/04(Tue) 13:09:34
☆ Re: / kinopy [塾講師]
ビギナーさん，こんばんは。

回答が遅くなり申し訳ありませんm(__)m

一つの解説法としては，
Exの（３）の回答にk1=k2=kを代入すると，kT=1/2kになりますね。

「知っておくとお得」に従えば…
バネ定数kのバネがmgの力で引かれて，xだけ伸びるとします。
kx=mg　より，k=(mg)/xです。…（＊）

Exの2つのバネを同じバネ定数kのものだとしましょう。
Exの(2)の説明により，上のバネはxだけ伸びます。
下のバネもmgを支えますから伸びはxです。

よって，2つのバネの合計の伸びは2xということになります。

これらのバネを1つと考えて，そのバネ定数をKとすると伸びは2xですから，
　K×2x=mgより，K=(mg)/(2x)
（＊）より，K=1/2kと分かりますね。

> ３つに分けたらばね定数が3倍になるという考え方でいいのでしょうか?
それでOKです。


以上いかがでしょうか。
No.1526 - 2010/05/09(Sun) 02:56:08
☆ Re: / ビギナー ♂ [関東] [中学生]

とても分かりやすい解説をありがとうございます!
理解できました!

これからも物理の勉強を頑張っていこうと思います。
またお世話になることがあるかもしれませんが、そのときはよろしくお願いします。

では、失礼します。
No.1527 - 2010/05/10(Mon) 23:45:30
★ (No Subject) / みろんぴ ♀ [東海] [その他]
お世話になります。エッセンス力学75の（1）解答では、衝突の直前直後を力学的エネルギー保存で結んではいけないと書いてありますが、Ｐ64のＥＸの（2）では保存則を用いてますが、この違いがさっぱり分かりません。何が違うのでしょうか？よろしくお願いします。
No.1518 - 2010/03/19(Fri) 21:46:23
☆ Re: 新体系物理Ｉ・ＩＩ / kinopy [塾講師]
みろんぴさん，こんばんは。
回答が遅くなりましたm(__)m

75とEXでは「（板との）衝突か衝突でないか」の違いがあります。
75の方は，板との衝突の際にエネルギーが失われますが，EXの方は運動エネルギーが全て弾性エネルギーと運動エネルギーに変わります。

いかがでしょう。
No.1519 - 2010/03/23(Tue) 03:26:08
☆ Re: / みろんぴ ♀ [東海] [その他]
ご回答をありがとうございます。板との衝突が歩かないかの違いは分かりましたが、ｅ＝1の時は保存され、0＜ｅ＜1の時は保存されないという解釈でいいでしょうか？よろしくお願いします。
No.1521 - 2010/03/23(Tue) 22:28:36
☆ Re: / kinopy [高３生]
こんばんは。

その解釈でＯＫです。
No.1522 - 2010/03/23(Tue) 23:05:09
☆ Re: / みろんぴ ♀ [東海] [その他]
分かりました。ありがとうございました。またお願いします。
No.1523 - 2010/03/24(Wed) 22:15:39
★ コンデンサー回路とエネルギーの問題です / あたし！強くなる！ ♂ [関東] [高２生]
初めて質問させて頂きます
新体系物理?T・?Uのp141,296番の問題です

(1),(2)は自分でも解けたのですが,(3),(4)は解説を読んでも分かりませんでした
特に(3)の解説三行目

「このことと,P0を移動後のP1P0およびP2P0間の電位差が等しい事から」

という部分や、(4)の解説一行目

　W(x)=(2C0V)^2/2{C1(x)+C2(X)}

という部分が分かりません。
(3)では、何故、これらの極板の電位差が等しいのでしょうか
(4)では、多分エネルギーと仕事の関係から、
　W=U=Q^2/2C
を用いているのでしょうが、分母が2{C1(x)+C2(X)}となっているので
全体としての静電容量をC'とすると、C'=C1(x)+C2(X)ということになっていると思うんです
ですがこの様な静電容量の合成の仕方は並列のときのみのはずなのですが、問題の図をみると並列にはなってないみたいですし・・・
ということが分かりません。

どなたか解説お願いします
No.1514 - 2010/02/28(Sun) 10:56:54
☆ Re: コンデンサー回路とエネルギーの問題です / kinopy [塾講師]
あたし！強くなる！さん，はじめまして。kinopyです。

回答が遅くなり申し訳ありませんm(__)m
この回路はこの図のままでは分かりにくいので，図を書き換えましょう。

図を見ると（３）の電位差が等しいことは納得いただけるのではないでしょうか？
（４）についても図を見ると並列のコンデンサーに，2C0Vの電荷が蓄えられた状況だと見えますよね？

また，（１）（２）の流れから行くとQ1=C1/(C1+C2)×C0Vの式を使ってC1に蓄えられた静電エネルギーがU1=1/2×Q1^2/C1=1/2×C1/(C1+C2)^2(C0V)^2，C2の方も同様にU2…
と計算して，U=U1+U2とやってもいいかと思います。
No.1515 - 2010/03/03(Wed) 05:44:30
☆ Re: コンデンサー回路とエネルギーの問題です / あたし！強くなる！ ♂ [関東] [高２生]
なるほど！
納得しました。ありがとうございました！
No.1517 - 2010/03/08(Mon) 14:15:00
★ (No Subject) / みろんぴ ♀ [東海] [その他]
再びお願いします。電磁気67で導体棒の内部抵抗の位置はＶのプラス側にあるのはどうしてですか？
No.1507 - 2010/02/22(Mon) 22:13:02
☆ Re: / kinopy [塾講師]
こんばんは。

プラス側でなければならない理由はありません。
マイナス側にあると考えても問題ないです^^
No.1508 - 2010/02/23(Tue) 04:58:21
☆ Re: / みろんぴ ♀ [東海] [その他]
分かりました。ありがとうございました。
No.1509 - 2010/02/23(Tue) 22:22:05
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