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リュケイオン 「高校物理質問掲示板」



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★ 電磁気 / NOT FOUND ♂ [近畿] [高３生]
こんにちは。初めて投稿させていただきます。現在高３です。　　早速質問なのですが、
新体系物理の３６４番の問題で、重力の仕事率と抵抗での消費電力との関係式を、解答では式の上で（電位の式にIをかけたりして）示していますが、この関係式を定性的に説明するとすればどうなるのでしょうか？　　よろしくお願いします。
No.849 - 2007/10/21(Sun) 11:14:31
☆ Re: 電磁気 / kinopy [近畿] [塾講師]
NOT FOUNDさん，はじめまして。

＞定性的に・・・
う〜ん，私の説明がNOT FOUNDさんの希望に沿うものではないような気がするのですが(^_^;)
というのも問題そのものなんです。

棒の速さ（運動エネルギー）は一定であることはいいですね。
「重力が棒に対してした仕事が，抵抗で熱エネルギーとして放出されています」

もしくは，
「減少した位置エネルギーの分が，抵抗で熱エネルギーとして放出されています」

「定性的に」と言われるとこういう説明になりますが，希望の説明とずれがあればおっしゃってください。
その際には，引っかかってる点をもう少し具体的に書いてくれると助かりますm(__)m
No.851 - 2007/10/22(Mon) 03:21:15
☆ Re: 電磁気 / NOT　FOUND ♂ [近畿] [高３生]
kinopyさん、返信ありがとうございます。　　わかりにくい質問ですいません。そこで一つ聞きたいのですが、電磁力（IBL）が棒に及ぼす仕事というのは考慮しなくてもいいのですか？　　よろしくお願いします。。
No.855 - 2007/10/22(Mon) 21:21:09
☆ Re: 電磁気 / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

「系」という言葉を使って大丈夫でしょうか？
この回路（磁界を含めて）全体のことを「系」と言うと考えてください。
磁界から受けるはこの系の内力です。
エネルギーと仕事の関係　E1+W=E2　の際のWとは外力のなす仕事ですね。

いかがでしょうか？
No.857 - 2007/10/22(Mon) 21:36:40
☆ Re: 電磁気 / NOT　FOUND ♂ [近畿] [高３生]
なるほど！わかりました。 kinopy さん、ありがとうございます。
No.863 - 2007/10/23(Tue) 19:41:35
★ こんにちは / ペンギン ♂ [関東] [浪人生]
物理のエッセンスの熱力学の質問お願いします。

P.119,120のEX１とEX2なんですが、
EX1では、A,Bのモル数をn1,n2とおいています。
EX2では、体積に比例しているとして、簡単にモル数が求められています。

何故、EX1の問題も体積が分かっているのに、n1,n2と置かねばならないのでしょうか？
これは、どう使い分ければよいのでしょうか？

EX1の結果をみれば、EX1では、体積の比でｎを求めてはいけないことはわかります。
ですが、理由が分かりません。
よろしくお願いします。
分かりにくい文章ですいません。
No.853 - 2007/10/22(Mon) 17:05:05
☆ Re: こんにちは / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

Ex1とEx2では大きな違いがあります。
A内とB内の温度です。

Ex2のように温度，圧力が等しければPV=nRTより（本来はアボガドロの法則より）
その容器に含まれる気体のモル数は体積に比例します。

Ex1は温度が異なりますので，Ex2のようにはできません。
No.858 - 2007/10/22(Mon) 21:53:49
☆ Re: こんにちは / ペンギン ♂ [関東] [高３生]
なるほど。よくわかりました。

つまり、温度、圧力が等しい時以外は、n1,n2とおかなければならないんですね。

本当にありがとうございます。
No.862 - 2007/10/23(Tue) 07:48:17
★ 運動量 / ishikawa [高２生]
こんばんは。初投稿させていただきます。

エッセンス(力学、波動)のp.57
FΔt=mv'-mv
のところがよくわかりません。

衝突の時間は一瞬なので、微小量であると考えれば、それに力Fをかけた力積FΔtも微小量になるはずです。
しかし、右辺は運動量の差で、微小量ではありません。
これはどうしてですか？
No.850 - 2007/10/21(Sun) 17:36:51
☆ Re: 運動量 / kinopy [近畿] [塾講師]
ishikawaさん，はじめまして。

エッセンスにも書いてありますが，もう少し丁寧に書きますね。

質量m[kg]の物体が?冲[s]の間，平均F[N]の力を受けて
速度がv→v'[m/s]に変化したとします。
このとき，この間の平均の加速度はa=(v'-v)/?冲[m/s^2]…なのはいいですね？

ここで，この加速度は運動方程式 ma=F により，a=F/m[m/s^2]となり
これを(*)に代入すると　F/m=(v'-v)/?冲
これより　F?冲=mv'-mv
が導かれます。

?冲が微小であっても，F?冲が微小だとは限りませんし，F?冲が微小ならばmv'-mvも微小ということになります。

追加質問があれば書き込みをお願いします。
No.852 - 2007/10/22(Mon) 03:31:08
☆ Re: 運動量 / ishikawa [高３生]
?冲が微小であっても、F?冲が微小だとは限らないということは、
たとえば本文中のバットでボールを打つ例の場合、Fはとても大きいということですか？
FやΔtの具体的な値は、(ボールの質量や速度などからは)具体的には求まらないのでしょうか？
No.854 - 2007/10/22(Mon) 18:26:44
☆ Re: 運動量 / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

例えば時速120kmで飛んできた質量140gのボールを正反対の方向へ，時速120kmで打ち返したとすると
140g=0.14kg
120km/h=120×10^3/60^2≒33.333…m/2　ですから，打ち返したボールの方向を正として
mv'-mv=0.14×33.33-(-0.14×33.33)=9.24　となります。

ググってみたところ野球のバットとボールの接触時間はだいたい，0.002秒程度のようですから，F×0.002=9.24　この式から，この設定ではFは4600(N)
と求められます。
No.856 - 2007/10/22(Mon) 21:22:33
☆ Re: 運動量 / ishikawa [高２生]
解決しました。
ありがとうございます。
No.861 - 2007/10/22(Mon) 23:52:14
★ 浮力について / ユー [高２生]
こんにちは。初めて利用させていただきます。
「物理のエッセンス」でわからないところがあったので，お願いします。

「物理のエッセンス」 P.27 より

Ex.
円柱 A を水に入れたら，全体の 1/3 が水面上に出た。
水の密度を ρ として， A の密度 ρ_a を求めよ。


[解説]の A の体積を V とすると，重力は ρ_a Vg というのはわかります。
しかし，浮力は，水面下の体積が 2/3 V だから， ρ(2/3v)g というのが
いまいちわかりません。あと，なぜここで力がつりあっているのがよく
わかりません…。

教科書とかエッセンスをよく読んでみたのですが，あまり浮力については
ピンときません…。

圧力の公式 p[Pa] ＝ F[N] ÷ S[m^2] はわかります。
水圧の公式 p[Pa] ＝ ρ[kg/m^3] × g[g/s^2] × h[m] もなぜこうなるのかわかりました。
でも，浮力の公式 F[N] ＝ ρ[kg/m^3] × V[m^3] × g[g/s^2] がなぜこうなるかが未だに理解できません。
浮力の大きさは，そこにあったはずの流体の重さに等しいっていうのも
あまりイメージがわきません…。

初歩的な質問ですみません。
No.815 - 2007/10/07(Sun) 14:32:49
☆ Re: 浮力について / kinopy [近畿] [塾講師]
ユーさん，はじめまして。kinopyです。

まず，簡単な方から・・・
＞なぜここで力がつりあっているのがよくわかりません…。
問題には書いてありませんが，「円柱は静止している」と判断すべきでしょう。
静止しているということは，円柱にかかるちからはつり合っていますね。


＞浮力
エッセンスの26ページの上から特別な場合の証明がありますが，こちらがピンとこないのでしょうか？
この部分のどの個所までOKか，どのあたりがよく分からないかを書き込んでもらえますか？
No.818 - 2007/10/08(Mon) 02:31:38
☆ Re: 浮力について / ユー [高２生]
最近忙しく，遅くなってすみません。

P.25からの浮力の水圧についての証明はOKです。
[ちょっと一言]の欄についてですが，「水圧は深さが同じなら液体中での面の方向によらない」と書いてありますが，
私は水圧は上から水の圧力がかかるとイメージしていたのですが，
同じ深さなら，上からでも下からでも同じ水圧ということでしょうか??

P.26の証明は読めばわかりました。
結局は，物体の上からの水圧と下からの水圧の差が浮力ということですよね??
下からの水圧の方が大きいから浮力が発生するということですよね??
それはわかるのですが…，結局，ρVg より，物体の質量とか密度とかは浮力には関係しないということですか??
Vっていうのは，物体の体積だから質量とかは関係なのかなぁっと思ったのですが…。

あと，Q&Aの氷を引っこ抜いて膜を張り，水を入れたら安定するというのは理解できます。
それで，なんで浮力が赤色の水の重力に等しくなるのかがあまりイメージできません。


注文が多くてすみません…。浮力については全然イメージがわかなくて…。
No.835 - 2007/10/13(Sat) 09:50:57
☆ Re: 浮力について / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

＞私は水圧は上から水の圧力がかかるとイメージしていたのですが，
＞同じ深さなら，上からでも下からでも同じ水圧ということでしょうか??
なるほど，ユーさんがどこでつまっていたか分かりました。

まず，前提としてこれらの話は水が動いていないのは前提としていいですね？
25ページの図を利用させてもらいましょう。
図の「S」の下に線があります。この線を「質量の無視できる紙」と考えてください。
静水ですから，紙にかかる力は釣り合っていますね。
上の水が紙を押す力と同じ力で，下の水が押し上げているのです。

ちょっと順が前後しますが先にQ&Aから・・・
図cにおいて，赤い部分の水にかかっている力を考えてください。
力は「赤い部分の水にかかる重力」と「周りの水から受ける力」ですね。
そして，これらの2つの力はつり合っています。

「周りの水から受ける力」は周りの水が赤い部分に加える水圧の合力ですから，赤い部分の水が他の物であっても関係ありません。

氷に変わった場合でも，「周りの水から受ける力」を受けることになります。
この力は「赤い部分の水にかかる重力」とつり合っていました。

以上いかがでしょう？
上が理解できれば
＞物体の質量とか密度とかは浮力には関係しないということですか??
もOKなのでは？
もちろん関係しません。関係するのは「元々あったはずの水の体積」と「その水の密度（周りの水と同じ）」です。

分かりにくい箇所は再質問してください。
No.836 - 2007/10/13(Sat) 23:43:41
☆ Re: 浮力について / ユー [高２生]
遅くなりすみません。

だんだん浮力がわかってきました。

例えば，
Q1.
物体の体積が同じで密度・質量が違った場合は，浮力はどうなるんでしょうか??

Q2.
浮力が働いているということは，物体は水中の中でとどまることはないのでしょうか??
(＝水面から物体は，はみ出るのか??)

初歩的な質問で申し訳ございません。
No.847 - 2007/10/20(Sat) 22:20:34
☆ Re: 浮力について / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

お答えします。

A1.
浮力は同じです。物体の体積と水の密度のみに依存します。

A2.
とどまることはあります。ただし，この場合
物体の密度をρ，体積をV，水の密度をρ0とすると
物体が受ける力は重力Vρgと浮力Vρ0gでこれらが釣り合うので
　Vρg-Vρ0g=0
ですから，ρ=ρ0
となり，その物体の密度は水の密度と同じときだけです。


＞初歩的な質問で申し訳ございません。
イエイエ，この掲示板は「物理の導入のお手伝いをする掲示板」ですから，ご遠慮なく^^
No.848 - 2007/10/20(Sat) 23:11:32
☆ Re: 浮力について / ユー [高２生]
重いほど沈むというイメージがあったのですが…。
物体の体積と水の密度しか関係しないんですね!!

浮力については以前よりずいぶん理解できました!!
本当にありがとうございます。
こういう無料で勉強を教えて頂けるサイトがあるなんて感激です!!
また，困ったら利用させていただきます!!

Thank you very much for teaching!!
No.859 - 2007/10/22(Mon) 22:21:40
☆ Re: 浮力について / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。
まだ見てくれてるでしょうか？

＞重いほど沈むというイメージがあったのですが…。
それは正しいですよ！！

体積が等しく質量が異なる物質の場合，浮力は等しいですが
質量が大きいほど重力が大きいので　浮力＜重力　の場合は沈みます。
No.860 - 2007/10/22(Mon) 23:11:35
★ (No Subject) / アッラー
携帯から失礼します。
電磁気エッセンスp62のEx1でR3はいったいどこと等電位になっているのでしょうか？
そもそもコンデンサーの電位とR3の電位が電圧降下R2Iと等しいんじゃないでしょうか？
No.845 - 2007/10/16(Tue) 22:21:09
☆ Re: / kinopy [近畿] [塾講師]
アッラーさん，こんばんは。

＞そもそもコンデンサーの電位とR3の電位が電圧降下R2Iと等しいんじゃないでしょうか？

その通りです。
解の1〜2行目にも書いてありますが，R3には電流が流れていないので，R3の両端の電位差は0です。

アッラーさんの（現行の）キルヒホッフの式で表現するとR2I=Vc+R3×0
となります。
No.846 - 2007/10/16(Tue) 22:46:06
★ (No Subject) / カラス ♂ [近畿] [浪人生]
こんにちは。
物理のエッセンスの電磁気のほうの３２ページの２７番なんですけど、
Bを上にx上げたあとになんでＢＡ間とＢＣ間の電位差が等しくなるのか分からないです。
よろしくお願いします。
No.837 - 2007/10/15(Mon) 19:10:56
☆ Re: / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

解答の図2のような電荷の設定で，各極板間の電位差をそれぞれV_{AB}，V_{BC}とすると
キルヒホッフの法則より　-V_{AB}+V_{BC}=0なのは大丈夫ですか？

または，解答の別解の図のように考えることができるのはいいですか？
電池とは切り離されていることに留意した上で，その図を見ていただくとどうでしょうか？
No.838 - 2007/10/16(Tue) 00:47:00
☆ Re: / カラス ♂ [近畿] [浪人生]
電位差はＡＢ間とＢＣ間の長さが違っても同じになるんですか？
No.840 - 2007/10/16(Tue) 02:36:58
☆ Re: / kinopy [近畿] [塾講師]
24ページの内容をもう一度読み返してください。

極板間隔（電気容量）とは関係ありません。
No.841 - 2007/10/16(Tue) 03:32:46
☆ Re: / カラス ♂ [近畿] [浪人生]
すいません。
Ｖ＝Ｅｄの公式を意識しすぎて勘違いしてました。
No.843 - 2007/10/16(Tue) 15:44:53
☆ Re: / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

なるほど。そういう勘違いでしたか。

極板に蓄えられている電荷が等しいならば，極板間の電界も等しいですからカラスさんの考えでいいですが，この場合は電荷が等しくないですからその議論はできませんね。
No.844 - 2007/10/16(Tue) 20:57:59
★ (No Subject) / カラス ♂ [近畿] [浪人生]
こんばんは、はじめまして。
新体系物理の２２１が解答編で媒質の速度の向きは
P１とP２は逆向きでP２とP３は同じ向きのものを選ぶと
書いているんですけどなぜそうなるのか分かりません。
よろしくお願いします。
No.829 - 2007/10/09(Tue) 22:33:15
☆ Re: / kinopy [近畿] [塾講師]
カラスさん，はじめまして。

問題の図1のP1の所が上に変位している状態の定常波の，少し後の定常波を書いてみれば，P1の変位は下向き，P2は上向き，P3は上向きと分かると思うのですが。
実際に書いてみて確認してください。
No.830 - 2007/10/10(Wed) 03:57:16
☆ Re: / カラス ♂ [近畿] [浪人生]
すいません。少し後の定常波はどうやって書くんですか？
腹の部分を真ん中側にずらせばいいんですか？
No.832 - 2007/10/10(Wed) 23:06:30
☆ Re: / kinopy [近畿] [塾講師]
こんばんは。

そのとおりです。節はそのままで，腹が少し小さく（？）なった形ですね。
No.833 - 2007/10/10(Wed) 23:13:57
☆ Re: / カラス ♂ [近畿] [浪人生]
納得できました。
基本的なことを聞いてしまってすいませんでした。
No.834 - 2007/10/10(Wed) 23:26:43
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