| 質問箇所 |
質問内容 |
解答 |
面白いほど[力学・熱力学編]
p32 チェック問題２（２） |
別解で｢この相対速度は時刻tによらず、いつも49m/s｣とありますがなぜそういえるのかわかりません。 |
Ｑから見たＰの相対加速度は－ｇ（－ｇ）＝０で、相対加速度が０ということは、Ｑから見るとＰは一定速度を保ちます。よって、はじめの相対速度である49ｍ／ｓを保ちます。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
ｐ47・48 |
Ｆ（底面で押される力）＝ＰＳ＋ρｄＳｇを断面積Ｓで割ると、深さｄでの水圧Ｐになると書いてありますが、どうして底面で押される力を断面積で割ることで
水圧Ｐが出るんですか？ |
水圧とは単なる水が押す力ではなく、水の面｢1㎡｣あたりが押す力です。
たとえば、５㎡を1000Ｎの力で押していれば１㎡あたりを押す力(水圧)は1000を５で割って200Ｎ/㎡となります。また、7㎡であれば7で割ります。
一般に、Ｓ㎡であればＳで割るのです。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
p５１ 図５
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mgcosθの矢印が斜面に対して垂直ではないように見えてしまい、●の角度がθであるのかどうかわからないです・・・ |
たしかに、少しゆがんで見えますね。
しかしmgcosθの矢印は自分で垂直に作図するものなので、見える見えないは関係ありません。
詳細な図は以下になります。
図で●どうしは「錯角」で等しく
◇どうしは「錯角」および「同位角」で全て等しくなります
また、●＋◇＝90度です
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| 面白いほど[力学、熱力学編]のP54 チェック問題３ |
この問題の解説では浮力を用いていますが、パスカルの原理を用いた水圧を考慮した解き方もできるのでしょうか？できる場合どのようにしたらいいかわかりません。 |
(１）の箱については出来ますが、（２）の球状のおもりに働く水圧が押す力は球状ですので、積分しない限り出来ないでしょう。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
P61～62、P70
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P70で重力mgは、斜面と平行、垂直方向に分解してそれら(mgsinθ、mgcosθ）の力をＢのまわりのモーメントのつり合いの式に含めて考えているのに対して、P61～p62で張力Ｔを上、右方向に分解して、それら（Ｔsin60°、Ｔcos60°）の力をＡのまわりのモーメントのつり合いの式に含めないで考えているのはなぜなのか教えてください。 |
ｐ６２では、Tを分解せずにそのままTの延長ラインを作用線にとって、Aからうで２Lsin30°を下しています。つまりTのモーメントはこの方法ですでに考え済みなのです。
もちろんｐ７０のようにTを分解してそれぞれの分力ごとにモーメントを考えても構いません。 |
| 面白いほど[力学、熱力学編]のP117 チェック問題３（１） |
台車と球が滑車に衝突したあと球の速度がv1になっていますが、これを分裂とみて運動量保存則を使って解くことはできますか？ |
台車Aと滑車が衝突しても、球は力積を受けないので、（１）でエネルギー保存で求めたV1のまま全く変わらず飛び出し放物運動していきます。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
p118 １行目 |
「張力Tが未知なんだからv1について解いてもムリ！」とありますが、物体Cに着目して力のつりあいより
T=4mg
として与式に代入すると答えが合わなくなってしまうのはなぜですか？？ |
張力を別の方程式を立てて求めようとするのは、意欲的な取り組みですね。
ただし、物体は加速度運動をしているので、この場合は力のつりあいの式ではなく、運動方程式を立てて張力を求める必要があります。その張力を代入すれば、答えと一致するはずです。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
P.126の下の方 |
100kg・m/sの運動量をもつ物体Bは、相手に100N・sの力積を与える能力をもつ。
と、書いてあるのですが、kg・m/sからN・sにどうやってなったのか分からないです。 |
力の単位N（ニュートン）の内容を考えればわかります。運動方程式より、F=ｍａですから、ニュートンＮ＝Ｋｇ×ｍ÷ｓ÷ｓとなります。
よって、Ｎ×ｓ＝Ｋｇ×(ｍ÷ｓ）となります。 |
面白いほど[力学熱力学編]
p１５８ |
運動量保存則の判別方法がわかりません
水平方向に外力が働いていない場合に保存されるのでしょうか
そもそも外力について理解できていない気がします |
まず着目物体を決めるのが重要です。例としてAとBの衝突や分裂ならA+B全体に着目します。そしてある方向について、その着目物体以外の物体Cから受ける力(これを外力という）さえなければ、その方向の着目物体のもつ全運動量は保存します。なぜならば、AとBの間でやり取りされている力（これを内力という）の力積のベクトル和は０で、運動量を変えることはできないからです。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
p244 チェック問題２ |
step3で1kgを1Lとして単位換算してますがこれは暗記でしょうか？ |
温度が変われば多少密度が変わりますが、細かい指示がない限り１Ｌは１Ｋｇというのは覚えて使ってよいです。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
p245 チェック問題３ |
(step1)水1mの3乗は1000kgとありますが、これは問題文で与えられている密度を使って単位をgに直しているのですか？
また、下のほうに書いてある投入熱＝1×10の3乗kg×9､8m/sの2乗×60mのところで、1×10の３乗kgとしているのが理解できませんでした。吸収熱ではgで計算しているのに、投入熱ではkgで計算してますが、問題ないんでしょうか？よろしくお願いします |
最初の質問については、その通り、密度を使って単位を直しています。
赤い文字で単位は[Ｊ]と書いてあるように、投入熱では[ｋｇ]×[ｍ÷ｓ２乗]×[ｍ]＝[Ｊ]ですので、ｋｇを使います。
一方、吸収熱では[Ｊ／(ｇ・Ｋ)]×[ｇ]×[Ｋ]＝[Ｊ]なのでｇを使います。 |
面白いほど[力学・熱力学編]
p259 チェック問題２（２） |
P259の真ん中辺りで、｢張る面積が最大となるのは対称性よりBDの中点(Eとする)状態｣とありますが、なぜ対称性より中点となるのかがわかりません。この問題は簡単なグラフなので、最大面積を求めるのは容易なのですが、もし傾き、切片が今回のように簡単ではなく、もっとめんどくさいだった場合についても｢面積が最大となるのは対称性より中点｣ということができるんでしょうか？よろしくお願いします |
P259の真ん中辺りで、｢張る面積が最大となるのは対称性よりBDの中点(Eとする)状態｣とありますが、なぜ対称性より中点となるのかがわかりません。この問題は簡単なグラフなので、最大面積を求めるのは容易なのですが、もし傾き、切片が今回のように簡単ではなく、もっとめんどくさいだった場合についても｢面積が最大となるのは対称性より中点｣ということができるんでしょうか？よろしくお願いします |
| 面白いほど[力学、熱力学編]のP307 チェック問題4(2) |
この問題では結果から温度が上昇しています。ですが、ピストンが動いているということは、気体分子はピストンと仕事のやりとりをしているはずですよね？ということは、気体分子の気持ちになって考えてみると、仕事をした気体分子は運動エネルギーが減るわけですから温度が下がるんではないかと思いました。どこが間違った考え方をしているか教えて下さい。
また、307の真ん中辺りに重力がピストンを通して気体に仕事をしている。すると、Ｗout＝(気体が外へした仕事)｣＝－(気体が外(重力)からされた仕事)と書いてありますが、この部分がよく理解できません。この部分が温度上昇の原因なのでしょうか？ |
では、分かりやすいように極端に穴が小さく、ピストンはごくゆっくりと下がっているとしましょう。するとピストンは、ほぼつりあいの状態なので、ピストンの上の気体がピストンを下向きに押す力をF1、ピストンの下の気体がピストンを上向きに押す力をF2とするとつりあいの式から
F2＝F1＋Mg
となります。ここで、ピストンがhだけゆっくり落下する間に、上下の気体全体がピストンにした仕事の和は、符号に注意して
Wout＝＋F1＊h－F2＊h
ここに上の力のつり合いの式を代入すると
Wout＝－Mg＊hとなります。
これは結局、地球という、気体にとってみれば外界にある存在が、ピストンを引っ張って、気体に仕事Mg*hをなしたと見なせるということです。 |
| 面白いほど[力学、熱力学編]のP307 チェック問題4(2) |
(1)は真空膨張の問題であることはわかるのですが、(2)はポアソンが使えない問題なんだなあ～程度しかわかりません。解説を読んでもなんとなく理解できるだけで、結局(2)で読者に伝えたいことはなんなんですか？あと、ピストンがゆっくり下にいく途中、上部では温度が下がり、下部では温度が上がっていますよね？このことについては考慮しなくていいんですか？ |
下の説明を参考にされて下さい。 |
