| 質問箇所 |
質問内容 |
解答 |
物理解法研究
p198 |
光の明るさのグラフの縦軸の意味がわかりません。光の明るさに比例したグラフ=光の明るさのグラフ ということですか。
| 光の明るさ＝電磁波の振幅の２乗に比例、のグラフです |
面白いいほど［電磁気編］
p147 |
解説では縦に分解する方法ですが、横に分解してから上の容量と下の容量で合成したら答えが合いません。縦に分解しないといけないのですか。
| コンデンサーCaとCbが並列合成出来るためにはCaとCbの上極板どうし、下極板どうしが、それぞれ等電位となることが条件です。
横に分解し、まず下側部分を並列合成しようとしても、その条件を満たせないので、できなくなるのです。 |
面白いほど［力学・熱力学編］
p32
チェック問題2
最終行別解 |
どうして、はじめのPQ間の距離を相対速度で割ると衝突するときの時間がわかるのですが？
また、相対速度が時刻tによらないのはなぜですか？
| 両者とも同じ加速度（－ｇ）です。よって、それらの「相対」加速度は０です。つまり、片方からもう一方を見たら等速度運動して見えるからです。
|
面白いほど［力学・熱力学編］ p193
9行目
チェック問題2 |
遠心力と張力を分解して、x軸方向とy軸方向のつりあいを考えました。
Tcosθ＝mg+fsinθ
Tsinθ＝fcosθ
これを連立方程式として解いたところ
T＝mg/cosθ-sinθtanθ
となりました。
なぜこれではダメなのでしょうか。
考えると、つりあいの式が成り立たないからだと思いましたが、なぜ成り立たないのでしょうか。
円運動では、半径方向の力のつりあいの式をたてるのが原則ですか？
| 速度の変化する円運動では、「回る人」の角速度も変化します。よって接線方向には「慣性力」が見えてしまうのです。しかもこの「慣性力」は複雑で書きづらいのがほとんどです。
そこで、「慣性力」には関係の無い半径方向で力のつり合い式を立てます。
もし、一定速度の円運動ならば（ｐ１９２）「慣性力」はないので遠心力を分解してもかまいません。
|
面白いほど［力学・熱力学編］ p168
チェック問題3
(2)12行目 |
どうして、ばねの弾性エネルギーは、一つしか考慮していないのですが? ばねの両端に弾性エネルギーがあると思うのですが。 | ばねを自然長からｘ縮めるとします。その時、次の２通りのやり方を取ります。
１、両端のうち右端を止めて左端を押して縮める。
２、両端を同時に押し縮める。
結局ばねを自然長からｘ縮めることには変わりないのですから、どちらの場合にも同じ仕事が投入されていることになり、同じエネルギー1/2kx^2が蓄えられています。
本問のように両端に物体がついているときには、片方を固定しもう片方を縮めたと考えるのがコツです。
|
最強の８８題
p49重要問題24(4) |
まず、最初に運動量保存則-MV1-mv1=MV2+mv2(右向きに仮定)とするところは良いのですが、ここで(2)で立てた運動量保存則MV0=MV1+mv1を上に立てた運動量保存則に代入し、-MV0=MV2+mv2として、反発係数の式を立てると(v2-V2)/V0=-1となると思うのですが、なぜこれでは答えが合わないのでしょうか。ちなみに、解答のように(4)で最初に立てた運動量保存をそのまま使い(v2-V2)/(-v1+V1)=-1と反発係数の式を建ててから重要問題24の(2)で立てた運動量保存則の式と反発係数の式を代入したらしっかりできました。なぜ、代入する順番が違うだけで答えが異なるのでしょうか?両者とも同じ手順で同じやり方で解いてると思うのですが…
| 反発係数は本来、衝突の前後での相対速度の「大きさ」の関係式です。巷の教科書にある様に反発係数にマイナスを付けるとミスが出ますので、私はお薦めしていないのです。(v2-V2)/V0=-1ではなくて(v2-V2)/V0=+1として下さい。
|
物理解法研究
p319 |
④⑤式を、まとめて微分の形でかくと⑥の式になる計算課程がわかりません。教えください、お願いします。
| ⊿をdに置き換えることが出来、そうすると時間で２階微分しているのと同じだからです。 |
| 面白いほど［力学・熱力学編］
p164
|
反作用を考えると、摩擦熱同士が打ち消し合って、エネルギーが保存してしまうように思えてしまいます。何を勘違いしているのでしょうか。
| 負の摩擦熱はありません。 |
| 面白いほど［電磁気編］ p175問題(2) |
コンデンサーに電流が流れ込むのはわかるが、なぜＲ2に電流が分かれて流れ込まないのかが知りたいです。176ページの問題(1)では電流が分かれて抵抗とコンデンサーに流れ込んでるから混乱しています。
| 175ページの問題(2)では抵抗と並列なのはコンデンサーのみです。コンデンサーが空っぽだと全くのただの導線となります。よって電流は100％コンデンサーの方に回ってしまいます。
一方、176ページの問題(1)では二つのコンデンサーの下に抵抗があります。よってコンデンサーが空っぽでも全くのただの導線とはなりません。よって電流は100％コンデンサーの方に回ってしまうことはありません。
|
最強の８８題
p111の70(1) 解答p136(1) |
136ページ(1)の答え
B＝B1＋(B2－B1/t2－t1)(t－t1)
がわかりません
どのようにして導いてるのか教えて欲しいです。
| 縦軸B横軸tで
ｔ＝ｔ1でB=B1
ｔ＝ｔ2でB=B2 を通る直線の式です。 |
物理解法研究
p319 |
④⑤式を、まとめて微分の形でかくと⑥の式になる計算課程がわかりません。教えください、お願いします。
| ⊿をdに置き換えることが出来、そうすると時間で２階微分しているのと同じだからです。 |
| 面白いほど［電磁気編］
p231 (4)
|
最初は、棒の速さが一定でないため、起電力、電流が異なった値となって、単純にP=I^2Rが消費電力と言えないのではないかと思うのですが、どうなのでしょうか？
| 一定です。 |
最強の８８題
p49重要問題24(4) |
解答編にあるように、運動量保存則を-MV1-mv1=MV2+mv2という式の意味自体は分かるのですが、この式をMV0(最初の球の運動だから右向き)=MV2+mv2(衝突後右に進むと仮定している)と式を立て、跳ね返り係数の式をv2-V2/Vo=1としてしまうと、符号がおかしくなり、正しい解答が出ないのか教えてください。どうかよろしくお願いします。
|
１回目の衝突直「後」から2回目の衝突直「前」の間に、糸の張力という外力がおもりに力積を与え、その結果運動量の符号がひっくり返っています。
ですから１回目の衝突直「前」と2回目の衝突直「後」の間では運動量保存則は成立しません。 |
明快解法講座
p228 73番 |
〔ⅱ〕の金属棒は速さuの等速運動をしたというところで、落下したや上昇したなどの、どの方向へ運動したのかという具体的な書き方がないため、どう解けばよいのか迷ってしまいます。この形の問題でこの書き方だった場合は、斜面を下ると考えててよいのでしょうか？
それとも、上昇したと書いていない限りは斜面を下ると考えたほうがよいのでしょうか？
| エネルギー的に、抵抗からジュール熱が発生するためにはその分位置エネルギーが減少する必要があります。つまり落下です。
|
面白いほど［電磁気編］
p155 |
ルールには、対称な位置にある抵抗には同じ大きさの電流が流れるとありますが、抵抗値が異なる場合には、対称でも電流の大きさは異なると思うのですがどうなのでしょうか？
| 本ルールは対称性のある回路について成り立つルールです。抵抗が違えば対称性のある回路ではなくなってしまうので、ルールは使えません。
|
| 漆原の物理 最強の８８題 p111の問題70(3) |
なぜ、電位差がこれで生じるのでしょうか？
| 解説編のp１５１の解説にある様に、回路の有無に関係なく誘導電場が生じ、起電力を発生させているからです。 |
| 面白いほど［力学・熱力学編］
p96
|
（1）（ア）ではTを求めるために全体に着目するのに対し、（2）（ウ）ではBのみに着目する理由がわかりません。後者についても全体について着目して解答したところ、バネの伸びdをA側に接着しているものとB側に接着したものを分けて計算した場合は解答と同じ答えが出ました。一方、これらを区別せず計算した場合は2.5mg＝2mgというおよそありえないような答えに帰結しました。私の浅はかな理解では、バネの伸びはAB両方とも同じdであるので、後者の結論に達してしまうことになります。どのように考えればよろしいでしょうか。お忙しいところすみません。
| 一般に物体ＡとＢを一体としてつりあいの式や運動方程式を立てられるのは、ＡとＢが同じ運動状態（加速度）のときのみです。
（ア）ではＡとＢがともに静止（加速度0）して一体とみなせたのに対し、（ウ）ではＢのみ静止、Ａは単振動中（加速度あり）で一体と見なせず、Ｂのみのつり合いの式しか立てられません。
|
物理解法研究
p252 2.3 |
コンデンサーに挿入された物体の運動についてです。
エネルギー保存の式について二点ほど質問があるのですが
1.バネのエネルギーは考えなくて良いのですか？
2.xに対し変化するfをf.xでエネルギー保存
の式にいれていいのですか？
| １．今は純粋に電気的引力を求めます。よって、電気力にのみ逆らって手のする仕事を考えたいのでばねの力やばねのエネルギーは仮に無いものとします。
２ｘが微小距離ならｆの変化分も微小量です。よってそれらの掛け算の項は、掛け算しても微小量の2次式となり無視されるので、大丈夫です。
|
面白いいほど［電磁気編］
p129 下から10行目から |
孤立部分の全電気量保存の式とありますが、
記述試験でこの、「島」を使った解き方は、どのように書いて(説明して)解答すればよいのでしょうか？
| 特に前書きなく「電気量保存より」で大丈夫です |
| 漆原の物理 最強の８８題 p62 下から4行目 |
klは自然長なので伸び0でkl=0としてはいけないですか。
| 下から５行目の-k(x-l)からきたものですからしてはいけません |
物理解法研究
p118 |
垂直抗力の水平成分のベクトルが常に一点を向くのは理解できたのですが、小球には重力や垂直抗力の鉛直方向も働いていてある一点の方向に向いてないですが関係ないのですか。つまりケプラーの第二法則の成立条件は「物体の受ける力のうち一つだけでも常にある一点に向いていればよい」ということですか。
| 本問では水平面に投射した運動において成立すると考えて下さい |
| センター攻略 漆原晃の物理１ 旧課程 |
あすとろ出版 センター攻略 物理Ⅰは新課程になった物理基礎・物理のセンター対策でも使えますか。
| 物理基礎なら使えます。その場合は力のモーメント、ドップラー、屈折、レンズ、干渉を除外して下さい。
また、物理の一部の分野対策なら使えます。
|
最強の８８題
p33重要問題13(1) |
答えでは、力学的エネルギー保存則を台と小球について立てているのですが、小球だけに着目して力学的エネルギー保存則を立ててはいけないのでしょうか？小球にかかっている垂直抗力は小球の進行方向とは垂直にかかっているので無視してもよいと考え、小球だけに着目して力学的エネルギー保存則を立ててもよいと考えたのですが…
| 台上の観測者から見れば垂直抗力の方向は進行方向と直角なのですが、その代わり慣性力の仕事も考慮する必要があります。
一方、慣性力を考慮しなくて済む床から見たらどうでしょうか。床から見れば、台の斜面も動いてしまっているので垂直抗力の方向は進行方向と直角とはならず、垂直抗力の負の仕事が残ります。ですから小球だけでは、力学的エネルギー保存則は成り立ちません。そこで、小球と台全体で垂直抗力の仕事どうし相殺させて、（解法研究物理の28ページにもあるように、）全体としてのエネルギー保存則を利用します。
|
面白いほど［電磁気編］
p19.チェック問題３ |
解説の②なんですが、
アルミはくが棒につくと自由電子は棒に……
棒の正の電気のうちごく一部と打ち消しあってしまう。
この文章で、なぜ、ごく一部だけとしか打ち消し合わないのですか？
(乗り移った電子の数の方がなぜ少ないと分かるのですか)
すべて打ち消しあってもいいのではと思います。
| 簡単に言えばアルミ箔の大きさが、棒よりもはるかに小さいことを前提としているからです。
|
最強の８８題
p.78 (3) |
屈折率nのため、その分苦しくなって、同時にゴールできるのは、原点Ｏよりも下になるように思いました。なぜここでは上なのでしょうか。また、仮に下になるとして、計算したら⊿ｘ=(n-1)dl/aとなり、答えと異なりました。これは間違いでしょうか。
| 同時にゴールするのは「0次の明線」つまりもともとO点にあった明線です。ですから、それは当然おっしゃるように、干渉縞全体が下方に移動したらO点よりも下にいきます。
参考書の解説の方では「m次の明線」つまり、もともとかなり上方にあった明線を扱っています。ですから少しくらい下にずれたとしても、図２のようにまだO点よりも上方にあってもいいのです。
上向き正にしてマイナス、と、下向き正にしてプラスになるのは同じことですから大丈夫です。
|
| 面白いほど［力学・熱力学編］ p298 チェック１ (1) ステップ3 |
Δuについてですが体積一定ではないのに定積モル比熱が使われていますがどうして使うことが出来るのですか。解説よろしくお願いします。
| 内部エネルギーの比例定数は本質的には分子の種類（何原子分子か）で決まる定数です。
何変化かによって変わるものではありません。この比例定数は、定積変化（Wout=0）の時に1モルを1ケルビン上昇させるのに要する熱（定積モル比熱Cv）とたまたま一致しています。
よってCvという記号を使用しているだけです。 |
明快解法講座
p234解答のポイント6行
p235(4) |
π/2＜ωt＜π、π＜ωt＜3π/2、3π/2＜ωt＜2πについて考えると(4)のグラフ対応したので、一般の時刻tのとき成り立つということが理解できたのですが、回転コイルの問題では、今後ωt＜π/2のみを考えてもいいのでしょうか? | 一般に回転コイルの問題では、（整流子などを使って抵抗との接続を変えない限り）初めの時間帯（回転角）でもとめた起電力や誘導電流を使用しても構わないです。
試しに他の角度でも調べられたらいかがでしょうか。 |
明快解法講座
p.257(2) (3) p.263(1) |
ここでは、電子の質量mだから、電子が受ける力は、eV/d-mgであると思ったのですが、なぜ重力は無視するのでしょうか。また、微粒子の質量は小さいからだとしたら、p.263では重力を考慮したのでしょうか。 | 電子の質量は１０のマイナス３０乗kgなので、重力は無視します。 微粒子（ここでは油滴）の質量はそれよりはるかに大きいので（そのために降下します）、その重力は無視できません。 |
明快解法講座
p 233 問題番号75 |
ファラデーの法則から、起電力の大きさは (一秒あたりの磁束の変化の大きさ) =(Φ-tグラフの傾きの大きさ) とあります。 この問題の(図b)においてt=t1のとき、つまり磁束の変化が増加から減少に切り替わる瞬間の誘導起電力の大きさはどうなるのでしょうか。 | 傾きが不連続に変化するので、ｔ１の前後でしか正確な起電力は決められません。 |
面白いほど［波動・原子編］
p131 チェック問題2(3)
後ろから5行目 |
sinθ1＜√nA^2-nB^2 なのですがら なぜ、小なりイコールにならないのでしょうか。 答えの式に、なぜ＝がつかないのかが分かりません。
| 物理では不等式にイコールつくつかないを厳密に区別することには意味がありません。
なぜなら全ての物理量は最終的には実験で得られる値と比較されることになり、実験で得られる値には必然的に誤差を含んでしまうからです。 従って、イコールつくつかないどちらも正解です。 |
面白いほど［力学・熱力学編］ p143、解説3-8行目
チェック問題2 |
重力の力積は衝突時間が短く無視できるためx軸方向には力積を受けないということは理解できたのですが、物体が斜面から力を受ける時間も同じく短く無視できるレベルではないかと思ったのですが、なぜy軸方向には力積を受けるのでしょうか。
| 例として、衝突時間を0.001s、重力1N、斜面から受ける力1000Nとすれば重力の力積は0.001Nsで無視して良く、斜面から受ける力の力積は１Nsで無視できない値になります。 |
最強の８８題
p92 (3)step1の解説 |
解説：充分に時間がたった後を考えると、抵抗に流れる電流は0で、その電位差も0となる。 となるのはなぜですか？ コンデンサーで充分時間と書いていれば放電の場合も電流は0となるのですか？ | 充分時間後というのは「もうコンデンサーの電気量がこれ以上変わらない」ということです。
仮にコンデンサーから流出またはコンデンサーに流入する電流があったとするとコンデンサーの電気量が変化してしまいます。よってコンデンサーの電流はありえず0です。
|
明快解法講座
p.256 (1) |
+1Cを置くと電界は、左向きになるため、左側が0Vになるように思います。なぜここでは、右側が0V、左側が-Ｖoなのでしょうか。
| 要は右側が左側よりV0だけ高ければいいのです。
仮に左側が0ならば、右側がV0となります。式は0＝－e×V0+1/2mv^2となり①と同じvが得られます。
|
面白いほど［波動・原子編］
p.230 チェック問題2 (1) |
どうして問題文に速さＶ0しか定義されておらず、その向きが不明確なのに導体棒はＶ0で抵抗Ｒから離れることになるのですか？
| 電池からエネルギーが供給されることもなく抵抗でエネルギーが消費されるだけなので、棒は重力による位置エネルギーを減らす一方となり斜面を下がっていきます。
|
最強の８８題
p21 重要問題07(1) |
N1がマイナスになりますが、これは垂直抗力ではなく、MとM1が引っ張り合っているという解釈で正しいでしょうか？
| その通りです。
解説編のP17の納得イメージの構造をご覧ください。
その「レール」と「リング」が引っ張り合っているのです。
|
究める物理（旧過程）
p197 p202
第16講 n=1,2,3……∞スリットによる干渉について |
P197の（2）3スリット問題の図Cにおいて、S1とS0、S0とS2の位相差が共にΔφであるのに対して、P202の単スリット問題においては位相差を順にΔφ1、Δφ2、……Δφn-1のようにそれぞれで位相差を考えるのなぜでしょうか。
単スリットの方でも、例えばS1とS2の位相差をΔφとして、
（全位相差）＝（n-1）Δφとは考えることは無理なのでしょうか？
| スリット問題では、隣り合うスリット間の位相差は（P197の（１）の答のように）それぞれ⊿φ＝2π/λdsinθのように決まった大きさを持っていました。それをｎ個積み重ねるイメージです。だから全位相差はｎ⊿φとなります。
他方1スリット問題では、ｎ個に分割した各スリット間の位相差を合計した総和（全位相差）が既に2π/λdsinθと決まっています。それをｎで割ったものが⊿φになっております。
; |
| 漆原の物理 明快解法講座
p45 |
A、Bの質量の合計とCの質量が等しいのになぜCに加速度αが働くのかわかりません。
定滑車Qの両端で質量が等しければ釣り合って加速度は働かないのでは？
| 既出の質問です。 |
| 面白いほど［電磁気編］
p177のチェック問題2 |
まず、(1)で電流Iを求めて、その答えがI=2V/5Rになるのはよくて、(2)で求めたI'の答えがI'=V/3Rとなるのもいいのですが、(1)、(2)どちらの電流も直接電池から2Rに流れ込んできたものなのに、どうしてI=I'とならないのか分かりません。
| 回路の電流は２Rの抵抗だけではなく、回路全体の合成抵抗で決まります。（１）では２Rの先にRとRの並列合成抵抗が、あわせて5/2Rの合成抵抗があります（コンデンサーはただの導線）。（２）では２Rの先にRのあわせて3Rの合成抵抗があります。
|
面白いいほど［電磁気編］
p138 下から三行目
チェック問題３ |
下から三行目、電気量保存則の式の右辺で「図ｂのC の右側+2C の上側」とありますがこの部分はなぜ島とみれるのですか。
スイッチがb側に入れられていて孤立していないのではと思いました。
| 図ｂのスイッチをｂに入れてある状態から、「スイッチをいったん切り」、そして、スイッチをaに入れて、図cにします。この「スイッチをいったん切り」の時のCの右と、２Cの上の各電荷は、図bの時のCの右と、２Cの上の各電荷と変わりません。
P138の下から3行目の式は、正確に言えば、図cの時のCの右と、２Cの上の全電荷と、「スイッチをいったん切り」の時の、Cの右と、２Cの上の全電荷が等しい、ということを意味しているのです。
|
面白いほど［力学・熱力学編］
（旧課程)
p145 第11章チェック問題1
|
解説で「バウンドルール」が使われていますが、これは入試の記述解答の中で既知のこととして用いてもよいのでしょうか？
それともe倍した速さから求めなくてはならないのでしょうか？
| 記述では「反発係数の定義より」と一言書いておけば良いと思います。 |
明快解法講座(新課程)
p45 問題番号14 |
定滑車Qの右にかかっているおもりCの質量は4mで、左にかかっている動滑車Pは質量0ですが、なぜ、これは釣り合わずにCが下向きに、Pは上向きに等加速度運動をするのでしょうか?動滑車Pは確かに質量0ですが、動滑車Pには質量m、3mのおもりAとBがかかっています。なので、合計したら定滑車Qの左右の糸にかかる重さは共に4mで、釣り合うのではないかと思ってしまいます。
| 旧課程版のp.41の出題パターン14と同じ問題です。 下記の質問の回答をご参照下さい。
もしQが動かないと仮定すると、A、Bの運動方程式は、糸の張力をT加速度の大きさをa として ma=T-mg 3ma=3mg-T 2式より
a=1/2g,T=3/2mg よってQにかかる張力の和は2T=3mg これはABの重力の和1mg+3mg=4mg よりも少なくなっています。
つまり、QにとってはAとBの合計の質量が4mではなく、実質上3mに感じてしまうということになります。 よって、Qは静止していることは出来ず、質量4mのCに引かれて上に上がってしまうことになります。
ちなみに、A+Bを質量3m、Cを質量4mとして、これら2物体の運動方程式を、糸の張力をT１加速度の大きさをa１ として立ててみると 3ma1=T1-3mg
4ma1=4mg-T1 2式より A1=1/7g,T1=24/7mg となり、a1は問題のアルファαと一致します。 |
面白いほど［力学・熱力学編］
(新課程)
p100 |
エネルギーの式で、台車と球の高さをそれぞれ独自に高さ0にしてもよいという理由の根拠が、「エネルギーの式では、結局前後の差だけ残るからね。どこを高さ0の点に選んでも答えは同じだ～(略)」とあるのですが、なぜ、前後の高さの差だけが残るから各物体ごとに独自の高さを決めてしまっていいのかイマイチよく分かりません。 | 例えば、静止している質量mの物体が、高さ10から高さ3へ下がる時、速さがvになったとします。
重力加速度をgとして、エネルギー保存の式は
mg10＝1/2mv^2+mg3…(1)となります。
これを、例えば、最初の高さを基準として0としてしまうと、後の高さは－7となりますので、エネルギー保存の式は
0 =1/2mv^2+mg(－7)…(2) となります。
(1)からも(2)からも結局は同じvが出てきます。
よって、高さの基準点はどこにとっても全く自由で構わないことになります。 これを、各物体ごとにおこなったのが、本問です。 |
明快解法講座
p97 STAGE09 出題パターン31
ポイント!! |
(1)の結果を今後フル活用するのは(1)を解き終わった段階でわかっていたのですか？それとも毎回このように解くのですか？ | 単振動の問題では、ばね定数k、又は、つりあいの（振動中心）の位置座標X0 の片方のみ与えてあります。
よって、つりあいの式kX0=Mgによって、「kとX0の関係式」を出しておけば、答をkで表す場合にも、X0で表す場合にも対応することが出来るようになるのです。
また、つりあいの位置からxだけ変位させた位置において、物体に働く力の合力Fは
F=Mg－k(X0+X) =－kX となり簡潔に表せます。
エネルギー保存の式も同様に簡潔になります。 以上のことから、つりあいの式は「今後多用するぞ！」と思って間違いないのです。 |
最強の88題
P146 |
146ﾍﾟｰｼﾞの３行目で出したこの回路の電圧計にかかる電圧を出すところまでは分かったのですが、そこからωの大小比較から式を変形して146ﾍﾟｰｼﾞの七行目、12行目になるのが分かりません
どのように式変形をしたのでしょうか？
| ④式には二つの項があります。
第一項はsin(ωt+π/2)、第二項にはsin(ωt-π/2)があります。
sin(ωt-π/2)=-sin(ωt+π/2)とすると7行目の式が、sin(ωt+π/2)=-sin(ωt-π/2)とすると12行目の式が出てきます。
どちらの式変形を選ぶかは
v=（正の数の係数）sin(ωt＋α）
αは+π/2または-π/2
となるように選びます。 |
面白いほど［力学・熱力学編］
（新課程）
p155 |
２物体の斜衝突のベクトル図法は、便利だということがわかったのですが、この技法が使えるのは、どういった斜衝突の場合でしょうか？ | 斜衝突の「ベクトル図法」は衝突前後の運動量と力積のつくる3角形をもとにして解くので、衝突前後の運動量の方向（入射方向とのなす角）さえ分かっていればいつでも使えます。
例えば明快解法のｐ67の問題でも、図６－６について衝突前後の運動量のつくる3角形をつくり、その余弦定理を立てると、式④が出てきます
|
面白いほど[力学•熱力学編]
（新課程）
P68 |
Step4の4行目の式で、
＝2(-gsinθ)(1-0)
となっていますが、
＝2(-gsinθ)(l-0)
ではないでしょうか？
| エルの字体が立字体になっていました。
修正いたします。
ご迷惑おかけいたしました。 |
明快解法講座(新課程)
問題番号71
p217 下から三行目 |
いきなり各コンデンサーに生じる電位差が書いてますが どこから出てきた数なのかわかりません また、満腹型になったコンデンサーのマイナス側から電流が流れたときは
どうなるのかもわかりません | まず図２０－１８の図から、C1の電位差は電池と同じEとなります。
充分な回数スイッチ操作を繰り返しているので、もうこれ以上スイッチ操作をしても各コンデンサーの電位差は変わらない状態になります、（さらに変わってしまうならば充分とは言えないからです）。よって図２０－１９のC1の電位差ははEのままになります。
ここで、図２０－１９の大外回りに回路１周電圧降下の和=０の式を立てると、C2の電位差が２Eになることが分かります。 |
面白いほど[電磁気編]（旧課程）
p２３０ チェック問題２ （１） |
同書Ｐ227の考え方で自分なりに解いてみたところ、導体棒ＰＱを含む閉回路は面積がどんどん増加していくので、閉回路を貫く磁束Φの増加を妨げるために下向きの磁束が発生する。ここで右手のパーを適用すると解説とは逆向きの電流がながれてしまうのではと考えています。どうぞご指摘をお願いします。
| 下向きの磁束を発生させたいところまでは合っていますが、ここで右手のパーではなく、右手のグーを親指を下に向けて使います。すると人差し指の巻く向きは時計回りとなって解説と一致します。
|
面白いほど[電磁気編]（旧課程）
p２６６ チェック問題１（１） |
Ｓ２を開き、Ｓ１入れているときにコンデンサーの電圧がＥとなっていますが、抵抗Ｒがあるので、抵抗Ｒを流れる電流をＩとおくとコンデンサーの電圧はＥ－ＩＲになるのではと疑問に思っています。どうぞ解答をよろしくお願いします。
| 解説(１)の１行目にある様に、S1を入れて十分時間後なのでRには既にもう流れる電流が無くなっており、よってI=0となっております。
|
明快解法講座(新課程)
p161(4)(5) |
56番の一様な電界の問題について質問です。(4)(5)においてなぜcos60度をかけているのですか？これは一辺の長さLにかかるのですか？それとも電界Eという力を分解したものなのですか？(5)においては電位が負になっていますが、なぜでしょうか？電界Eと外力Eは図を見る限り互いに逆向きで(3)~(5)の外力の向きは同じです。だから(5)も正で間違いないんじゃないでしょうか？ | まずはもう一度P４４の仕事の定義をご覧ください。cos60度は力にかかります。 今の場合の仕事の符号は、外力と電界の向きではなく、外力と移動方向の関係で決まります。（５）のみそれらが斜めではありますが逆になっております。定義を大事にして下さい。 |
明快解法講座（新課程）
p183図20-6と図20-8 |
よく問題集の解説に閉回路とでてきますが、どのように閉回路を設定すればいいのかわかりません。図20-8では(ウ)の閉回路が一つ増えています。なぜでしょうか？あと図20-6において設定されている2つの閉回路以外に回路全体が閉回路なのでこれも含めて3個の閉回路を設定しなくてもいい理由を教えて下さい。
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例えば未知数の数が３つなら閉回路と電気量保存の式で合わせて３つの独立な式が出来ればいいのです。図２０－６では未知数が３つ、図２０-８では未知数が４つなのでひとつ閉回路を追加しました。基本的に閉回路は独立であればどこにとっても構いません。ただし図２０－６では回路全体を考えるとそれは既に立てている２つの閉回路の式と独立ではないので立てません。実際に手を動かして確かめて下さい。
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面白いほど[電磁気編]（旧課程）
p155 |
対称性のある回路の問題について質問です。この回路図においてなぜ解説のような回路図に置き換えられるのかわかりません。a~j間をどのような理屈で分けたのでしょうか？あと閉回路が2つなのもよくわかりません。gemjとadeも閉回路には入らないんですか？なぜ、(ア)の部分が閉回路に設定されgemjの部分は閉回路ではないんですか？ |
その理屈はルールに書いてある通り対称性と直列の部分をまとめたことです。閉回路で迷ったら式を実際に立てて下さい。(ア)の部分とgemjの部分は全く同じ式になり２つの式を立てる意味がありません。adeも立ててみて下さい。意味がない式が出てきます。悩む前に手を動かして確かめることが物理の向上のポイントです。
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面白いほど[電磁気編]（新課程）
p28 約15行目 |
Step3のイの式、3i－10＋・・・のところは全体をみた式ですよね？
それなのになぜ3i＋2Iなどではなく3iなのですか？
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p２５のような立体図を作ってみて下さい。
すると、BD,CDは並列なのでいずれか一つを通ればいいことが分かります。
ですから、３iもしくは２Iのどちらかとなります。 |
面白いほど[力学・熱力学]（新課程）
P193 チェック2 (2) |
V0≧√5glと答えがなっていますが、V0=√5gl(T=0)では糸がたるむのではないのですか
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たしかにそうですが、一般的に物理では＞と≧の区別はあいまいです。
例えば、この鉛筆の長さは20センチ以下か、未満かを厳密に区別するためには、原子レベル、クオークレベルよりも細かく無限小まで細かく長さを測定しなければなりませんが、現実的には無理です。
つまり、数学では連続量と言ってどこまでも細かく分けることのできる量を扱うので＞と≧を厳密に分けます。一方物理では、測定限界があるので＞と≧を厳密に分ける必要はありません。どちらも正解になります。
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面白いほど[電磁気編]
P.29チェック問題２ |
電流の向きは仮定してよいとありますが、もし、電流iの向きを解説に書かれているものと逆向きに仮定した場合、合流した電流はI-iと表されるのでしょうか。 |
その通りです。 |
面白いほど［力学・熱力学編］
(新課程)
p113‐10行目問題（３）の解説の式 |
等速度運動の式
1/2V0*Ｔの式の解の分母にになぜ2がないのでしょうか？
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申し訳ございません。分母の2が値け落ちています。 |
明快解法講座（旧課程）
p.63 右上 |
4.なめらかな三角台と物体の解説について質問です。
「?三角台と物体全体に着目する。垂直抗力N（非保存力）が三角台にする仕事と物体にする仕事どうしは打ち消しあう」とありますが、この一文の説明についての理解があまり出来ません。
垂直抗力Nは、台の上の物体に対しては物体の移動方向と垂直方向なので仕事はしないと思いますが、三角台に対しては仕事をしてしまうのではないかと考えてしまうのですが、どうしたらうまく考えられますか？
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図が詳しく書いてある「旧応用実戦講座」のP32、もしくは「究める物理」のp28～29
をご参照ください。 |
明快解法講座（旧課程）
p.89 (3) |
解説文で「図より」とありますが、この図9-18からどのような情報が読み取れるのですか？また、この図からどのように時刻t1を求めたのでしょうか？
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図９－１８の一番上から振動中心、右の折り返し点、振動中心、左の折り返し点となり、これは単振動の１周期の3/4となります |
| 明快解法講座（旧課程） p.183 (3) 出題パターン64 |
コンデンサーC3の左側の極板が-、右側の極板が+に帯電する、と本書では解説されていますが、どうしてそのように帯電するのかがわかりません。（つまり、コンデンサーC3の左側の極板が+、右側の極板が-に帯電する、ということは最初からあり得ず、即座に図から判断できるのですか？）
また、このコンデンサーC3のような、電荷の位置を即座に判断することができない場合、とりあえず電位差の向きを書いて、後で修正していく、という方針ではまずいですか。
先生はどのように判断されているのでしょうか？ |
電荷の動きから、簡単に電位の高低側が分からなければ、勝手に仮定して計算で判断するしかありません。 |
| 明快解法講座（旧課程） p.83 出題パターン28 上から10行目 |
「振動中心は、すぐにわからないので後回し（運動方程式の形で求める）にする」とありますが、「ばねがdだけ縮んだとき力が釣り合うとすると、kd=mgsinθ よって、d=mgsinθ/k」という風に式を立ててはまずいのですか？これは、偶然解答の答えと一致したのでしょうか。また、振動中心がすぐにはわからない（つまり、後で運動方程式の形から求める）というのは、具体的にどういう運動の時に当てはまるのでしょうか。教えてください。 |
おっしゃるように式を立てて解いても、正解です。
運動方程式から求めるしか方法はない、という問題は存在しません。
いつも、つりあいの式から求めることが出来ます。
ただし、はじめ、つりあいの位置以外から初速度持った状態からスタートするときは、運動方程式から入ると、効率的というだけです。
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明快解法講座（旧課程） p.41 出題パターン14
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おもりAとBの質量を合計すると4m、おもりCの質量が4mであるから動滑車Qは力の釣り合いから動かないのではないかと考えてしまうのですが、どうしたらうまく考えられますか。 |
もしQが動かないと仮定すると、A、Bの運動方程式は、糸の張力をT加速度の大きさをa
として
ma=T-mg
3ma=3mg-T
2式より
a=1/2g,T=3/2mg
よってQにかかる張力の和は2T=3mg
これはABの重力の和1mg+3mg=4mg
よりも少なくなっています。
つまり、QにとってはAとBの合計の質量が4mではなく、実質上3mに感じてしまうということになります。
よって、Qは静止していることは出来ず、質量4mのCに引かれて上に上がってしまうことになります。
ちなみに、A+Bを質量3m、Cを質量4mとして、これら2物体の運動方程式を、糸の張力をT１加速度の大きさをa１
として立ててみると
3ma1=T1-3mg
4ma1=4mg-T1
2式より
A1=1/7g,T1=24/7mg
となり、a1は問題のアルファαと一致します。 |
面白いほどわかる本 [電磁気編]
p134 |
三枚の極板は分離して考えることはわかりましたが、図aでどうして極板Cと回路を繋いで良いのでしょうか？ |
申し訳ございません。お持ちの参考書ではおそらく問題文の図がｃと回路が繋がっていない図になっていたかもしれません。この誤植は最新の版では訂正されております。 |
| センター攻略 漆原晃の物理1 P38 問4 |
この問題をみて、自分は回答に?を選択しました。それは、斜面と箱の間には摩擦力が働くため、張力から得られる力がなくなってしまえば、どんどん減速して行くと考えたからです。
そこで、回答をみると、T=0のときの箱の運動方程式で加速度aをだすと、a=0になる。と書いてあり、a=0。すなわち、傾きが0のため、グラフも?になるのは式からはわかったのですが、上に書いたように、摩擦が働いているので、速度はだんだん減速していくのではないでしょうか？
自分が悩んでいるのはその点です。 物理はセンターでしか使いませんし、センターでの解法として、式から傾きを求めるのは理解できるのですが、どうも気になりました。 |
もし仮に、水平な床の上であれば確かに摩擦が働いたら、減速していきますね。
しかし、今回は斜面の上で、重力の斜面成分が存在します。その重力の斜面成分が、動摩擦力をちょうど打ち消し合ってしまうので、斜面成分の合力の大きさはゼロ。これは、何も力が働いていないのと同じ、つまり、宇宙の無重力空間で物体を投げ出したと同じ状態です。よって、糸が切れた瞬間の速度を保って、等速度運動をしていきます。
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応用実戦講座
CHECK21(4)
pg114の３つの絵 |
電気振動についての問題なのですが、(4)でM点のN点に対する電圧Vをグラフにするという問題があります。 そこで、解説の3つの絵のところで、t=0において、コイルは「このまま流れ続けろ！」と
ｉmaxの電流を流します。
この際、コイルには電圧は生じないのでしょうか？
僕はこの時点で、電流を流し続けるためコイルに電圧が生じ、M点のN点に対する電圧は、-Vmとなる、と考えてしまいました。
どこかで僕は何か勘違いをしているのでしょうか？
ちなみに、先生の書いた、物理電磁気が面白いほど分かる本のp248・チェック問題1(3)の解説では、コイルの両端に電圧が発生するとありました。 |
Imaxのときには、コイルおよびコンデンサーは「ただの導線」と化してしまっています。
「ただの導線」にはV=IRでR=0ですから、V=0でもIは流れることが可能になります。
P248の方では、ImaxではなくスイッチON直後のI=0の話ですから、そのときは電圧は発生します。
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| 明快解法講座 |
現行課程を新課程用の「旺文社明快解法講座」で対策する時の対応は？
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具体的な問題の質問以外は受け付けない方針ですが、今回だけ特別に。
二次試験まで受けるなら全く同じです。
センターのみや物理１までのみで受けるなら。
新課程版の物理基礎＋物理の「力のモーメント」「ドップラー効果」「光の屈折」「光の干渉」をやってください。
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応用実戦講座・重要問題21解説書・p35・1行目と7行目から
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この問題の解説では、単振動の変位x、速度v、加速度aを時間tで表す際に微分を用いて計算しているのですが、他に求める方法はありますか？
僕は円運動の角速度ωと時間で考えて変位xを求め、加速度を求める際、(1)の運動方程式に求めたxを代入しました。加速度aの答えはそれで一致したのですが、速度vを求める際、(1)の運動方程式でa=ωvとおいて解いたところ、答えに含まれる三角関数がsinではなく、cosになってしました。これは間違いなのでしょうか？
また、解説で変位xをtで表す際、グラフから式を立てているのですが、Rcosのあとの式は、座標xでは波がx/v遅れてくるため、Rcos2π/T(t-x/v)とならないのはなぜでしょうか？ |
微分以外で求めるには、おっしゃるように、単振動の速度ｖおよび加速度aを、等速円運動の速度ベクトルおよび加速度ベクトルの射影とみなして解くやり方が一般的です。
すると、速度はｔ＝０でｖ＝０、その直後はｖ＜０、よって-sin型。さらに最高速度は円運動の速度公式でRω。
以上をあわせてｖ＝－Rωsinωｔ。
次に加速度は、ｔ＝０で最小値のa＝-Rω＾２からのスタート。よって-cos型。
以上をあわせてa=-Rω＾２cosωｔ。
ただしω＝（３k/m)^(1/2)です。
「波の式の作り方３ステップ」と混同されているようです。
ココで使っているのは「波の式を求める手順」です。明快解法講座の方をご覧ください。
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面白いほどわかる本 [電磁気編]
p17 はく検電器
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(2)以下で気になることがあります。
はく検電器内の陽子と電子はそもそも電気的に中性のイメージがあるので、
金属内を自由に行き来し、手を伝ってより遠くに逃げていくことは
何と無くわかるのですが、帯電した棒とクーロン力が反発力として働いているのにより遠くに逃げるために何の力もなしに近づいていくことが理解できません。これはアースが理解できていないということでしょうか？
さらに(3)(4)では、陽子が自由に動いています。
陽子が自由に動けるならば、なぜクーロン力が弱い陽子が先に手に逃げなかったのかもわかりません。
さらに、陽子まで逃げてしまったら
陽子数＝原子番号が変わりそうで、そうなると原子の種類が変わりそうでイマイチ納得できません。 |
はく検電器の現象を本当の意味で厳密に論じることは難しいので、単純化のため、つぎの「ルール」を導入します。
ルール１・・自由電子は連続している導体（手も導体の一種）ならばその範囲内で自由に動ける。
ルール２・・自由電子が動くことによる電荷分布の変化、が実際に起こるには、(変化前の電気力による位置エネルギー）＞（変化後の「最終状態」における電気力による位置エネルギー）であればよい。
「途中の状態は問わず最終状態で考える」ことがポイント。
（２）では帯電体の電子とはく検電器の電子が
(３）（４）では陽イオン（の場所）どうしが「ルール」により、「最終結果」としてお互いより遠く離れ、位置エネルギーの低い配置を目指したことで生じる現象です。 陽子が動くと思われているようですが、実際に動くのは自由電子のみで、陽イオン（陽子ではない！）は動かないです。一見、陽イオンが動いているように見えるのは、電子が動くことにより、電子不足して陽イオンとなっている場所が移り変わっているためです。参考書の図９を見て下さい。
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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 |
Ｐ７０の図では、ｍｇの作用線と支点Ｂとの距離はそのままでは求めづらいので、仕方なく、重力mgを、斜面と平行、垂直方向に分解してそれら(mgsinθ、mgcosθ）の作用線と支点Ｂの距離を求めるしかなかったのです。
一方、Ｐ６１～６２では、張力Ｔの作用線支点Ａとの距離は分解せずともそのままで簡単に求められるので、分解しなかったのです。
もちろんＴを分解して求めても同じ答えが出ます。 |
明快解法講座
出題パターン６
p23
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小球Ｐについてのつりあいの式をたてるときに、天井からk1x1の下向きの力は働いてないのですか？ |
あくまでもＰに直接接触している物（今の場合バネ）からの力のみしか考えません。 |
応用実戦講座
１７解法check
ｐ92 2行目 |
図3で電位差を仮定するところがありますが、このとき、なぜ極板C1の左側は負に帯電するのか分かりません。スイッチを切り替えると、前問で蓄えられた、極板C2の上側の正の電気の一部がC1の左側へ移ると考えてしまいました。よろしくお願いします。 |
たしかに、今の場合に限っては、そのように電気が移動していると見なせますね。
解答の方では、より一般性を持たせて、図２でＣ１の左側に負の電荷があり、Ｃ２の上の極板の正の電荷との大小関係が分からないという状況にでも解けるように、Ｃ１の正負まで含めて勝手に仮定しました。その結果、Ｖ５が負で出てきたということは、実際は、仮定したのとは反対であったということを意味します。
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応用実践講座 解答編p73
重要問題４８(2) |
step1でなぜCC'までは光学的距離が等しく、C-D-C'は光学的距離が違うと言えるのでしょうか？
解答では光の進路に対して垂線を引いてますが、垂線を引くと何が分かるのでしょうか？お教えください。 |
進路に対する垂線は波面をあらわしています。
波面とは、同位相の点を結んだラインです。よって図１のBとB'およびCとC'とはそれぞれ同位相の点となっております。したがって、図１でBC間に含まれる波の数とB'C'間に含まれる波の数は等しくなります。つまり、BCとB'C'の光学的距離は等しくなります。 |
明快解法講座
p183ページ 21行目 |
Vba＝2i3－V3とありますが、2i3－V1ではないですか？
V3はどうやって求めたのでしょうか？ |
ご指摘のとおりV1です。
最新版では訂正してあります。
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明快解法講座
P15 ２４行目 |
-h\'=0+√3/2v0t3+1/2(-g)t3^2とありますが、この放物線運動では
y軸方向の加速度が最高点までがgでそこから点Cまでの加速度は-gなのに
上式のように加速度を-gとして計算していいのはなぜでしょうか？
加速度が違うので別々に考えるのではないかな？と思ったのですが・・・
あと上式では加速度を-gとして計算していますが、これを+gとして計算はできないでしょうか？
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加速度が途中で変わることはありません。
最高点まではｙの正方向の速度がgずつ減少。
それ以降はｙの負方向の速度がgずつ増加。
どちらも加速度は＋ｙ向きを正として-ｇのままです。 |
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
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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。 |
明快解法講座
P222 問題番号７７ |
（２）の問題の電気力 F＝eE に関してなのですが、
これはつまり（-e）の電荷が電場Eと逆の向き(ーE）に
力を受けているから、
F＝(-e)(-E)=
eE という解釈でよろしいのでしょうか。
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定義に戻りましょう。電場の定義「＋１クーロンあたりが受ける力が電場ベクトルと一致」に戻って考えれば、-eクーロンが受ける力は電場の逆向きで、大きさはe倍になることが分かります。 |
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。 |
明快解法講座
p.28のモーメントの問題 |
摩擦力の向きに関してなのですが、
B点におもりがあると、A点は上にすべろうとする、
つまり摩擦力は下に働くように感じます。
なぜ摩擦力Fは上に働くのかを教えてください。 |
棒の場合の摩擦力の向きは、すべる方向が判断しづらいですよね。
こんな場合は、B点を回転軸とした力のモーメントを考えます。
すると重力のモーメントは反時計回りなので、残る摩擦力のモーメントは時計回りになるしかありません。
よって摩擦力の向きは、上向きになります。 |
応用実戦講
P73重要問題４１(3) |
時間を問われていてしかも等速運動なので(距離÷速さ)を使えばいいなと思いました。まず距離(イ→ア)は弦長公式よりLsinθ×{2π－(1／4π×2)}で表され、速さはV=Lsinθ×ωで表されます。距離÷速さを計算すると答えと一致しました。この考え方は正しいのでしょうか？また(3)の解答で最も低い音～から三行にわたる説明で(ii)で音を発してから、(vi)で音を発するまでの時間と等しいとありますが、なぜだか分かりません。 |
時間の求め方は正しいです。
後半に関しては
もし(ii)で音を発した時刻がｔ１、(vi)で音を発した時刻がｔ２で、それぞれからPまで音が伝わる時間を等しくTとするならば、(ii)からの音を受ける時刻はｔ１＋T、(vi)からの音を受ける時刻はｔ２＋Tとなります。
それらの差はｔ２＋T-（ｔ１＋T)＝ｔ２－ｔ１となり、音を発した時刻の差ｔ２－ｔ１と等しくなります。 |
| 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。よろしくお願いします |
（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]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。
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究める物理１２
ｐ151 [６] |
｢温度T3をV0、V3、T0を用いて表せ｣という問題についての質問です。
参考書内では、T3を状態方程式
A:P3×V3＝n0×R×２T0 ……⑧
B:P3×（２V0－V3）＝n0×R×T3 ……⑨
に加えて、ポアソンの式P0×V0＾5/3＝P3×（２V0－V3）＾5/3 ……⑩
とし①式（ここでは省略します）と⑨式を⑩式に代入することでT3を導出していますが、この場合は⑧式と⑨式の辺々を割ることで
T3＝２T0×（２V0－V3）/V3
となります。用いている文字はV0、V3、T0のみなのですが、正答とは式の形が異なり、また少し試してみましたが、正答の形に直すことはできませんでした。
どこが誤りなのでしょうか？ |
結果としては、その答えも本問のＴ３としては答えになりえます。しかし、問題文中の「ただし…成り立つものとする」の題意および、次の[７]の問題を解く際は、必ずポアソンの式を使うことになるので流れから本書の解答が最適であるものと思われます。
ご質問の式変形は次の[７]の一行目に使用しております。 |
| 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。 |
| 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。
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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]
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]
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の図ｂからわかるように、ＴはＶの上に凸の２次関数になるので、面積の最大となる場所は常に中点となります。 |
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。 |
面白いほどわかる本[電磁気編]
p155チェック問題1(1) |
対称性のある回路を二つのルールによって単純化すると書いてありますが、問題で与えられてる図を図ａにすることができませんでした。そもそも問題で与えられてる図は、全抵抗が15Ｒなのに対し、図ａでの抵抗をそれぞれ足すと16Ｒになっていることに疑問をもちました。この問題はどのようにしたらいいか、またなぜ抵抗の値が変わったのか教えてください。 |
たとえばadの間には２つの抵抗があります。
それを直列にまとめて２Rにしました。
同様にae間の抵抗を２Rにします。次にdj間には４つの抵抗があります。それをまとめて４Rとします。
同様にej間の抵抗を４Rにします。また、dg、eg、gjの抵抗はそのままRとします。ポイントはgj間の抵抗でRのままです。これは、図aでは一見２Rになったように見えますが、これは電流が２Iになったために２IRとしているだけで、２Rではありません。 |
応用実戦講座
p16 重要問題4 |
解答ではBはAに対して下向きに進むことになっていますが、BはAに対して上向きに進む可能性もμ1とμ2の大小関係によってはあり得ると思います。
また、進む向きをとりあえず仮定した、というのであれば(3)の答えのμ1ーμ2という部分は|μ1ーμ2|となるべきだと思いましたがいかがでしょう？ |
問題文に、「『Aの上を』Bが下方に滑り出した」と書いてあるので、この問題の場合は上向きに進む可能性はありません。
もし、書いてなければ、おっしゃるとおりです
|
面白いほどわかる本[電磁気編]
p113チェック問題３(1) |
求める合成電界Eの大きさは、E＝E+＋E-で、＋Q、－Qの電荷による電界の大きさの和だと思うのですが、本書の解答では＋Qの電荷による電界の大きさのみとなっているのではないかと思うのですが、僕が何で考え違いをしているのか教えてください |
p113の図Aにあるように、コンデンサーの内部のみに、合成電界ができます。
よって、p114の図Bの４本の電気力線はすでに、その+Qと-Qが作る合成電界をあらわしています。 |
応用実践講座
p.91 上から、11－14行目
|
「本問では、図１の青色の点線で囲まれた部分…………全体で見ると、電気はどこへも逃げていかないので」
の記述の中で特に「スイッチが入り、電気の移動は起こるが、それはあくまでも「島」内部のみであり、「島」全体でみると電気はどこへも逃げていかないので」とはどういうことでしょうか。もう少しかみ砕いて説明してくださるとうれしいです。
また、コンデンサーを構成する2枚の金属板の間を電気は通ることができるのでしょうか？ |
電気は電子という連続した金属内しか動けない「粒」が運びます。
金属内しか動けない「粒」ですから、通常、空気中や絶縁体中は飛び渡れません。
なので、コンデンサーの金属板の間の空気中や絶縁体中、スイッチの開いた所は電気は通りません。
島を見極めるポイントは、スイッチの開いているところと、極板間の開いているところに注目して文字通り浮いて「空気に囲まれている」ところを探せばいいのです。
島は空気で囲まれているため、他の部分には電子は動けないので、「電気はどこへも逃げていかない」のです。 |
面白いほどわかる本[電磁気編]
p.129 上から17－22行目
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「図14で、点線で囲まれた部分は周囲から孤立して浮いている。このように周りと孤立して電気が出入りできない部分（本書では島と呼ぶ）の全電気量は必ず保存するよ」
について、点線で囲まれた部分に電気が出入りできない理由は何ですか。また、「島」を見極めるポイントは何ですか？ |
面白いほどわかる本[電磁気編] p.74
上から1－2行目
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「中では電気力以外の仕事はないので仕事とエネルギーの関係より……」
とありますがこの場合は「力学的エネルギー保存則」と呼んでは間違いですか？？ |
電気力の位置エネルギーを入れているので正確には「力学的」エネルギーではないです。
単なる「エネルギー保存則」であればいいと思います。 |
面白いほどわかる本[電磁気編] p.69 上から4－6行目の吹き出し
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「えーと、重力mgに逆らって、上向きの外力mgを加えつつ、h(m)もちあげる時に投入した仕事mg＊hが、エネルギーとして蓄えられたからです。」
について物体にかかる下向きの力がmgであるので上向きに力mgを加えても力の釣り合いによりその物体は持ち上がらないのではという思考になってしまうのですが……どのようにしたら考えたら上の「」のような思考ができるようになるのですか？コツ？のようなものを教えてください。
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正確には、わずかにｍｇよりも（０．００００１Nくらい）大きい力を加えて、ゆっくりと持ち上げるイメージです。 |
面白いほどわかる本[電磁気編] P.28 チェック問題１
解説：上から14行目 回路アについての式に於いて
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＋2I-3i=0 とありますがどうしてこのように式が立つのですか？
3Ωの抵抗も「通りにくいパイプの坂」であるから,+2I+3i=0 という感じに式を立てることはできないのでしょうか？
同様に次のページのチェック問題2についても同じ理由で回路アの式がどうしてそうなるのかがよくわかりません。 |
この式は27ページのステップ3の説明を見て下さい
本問では閉回路B→D→C→Bについて
BからDでは電位が２Iだけ下がり（＋２Iと表現）
DからCでは電位が３iだけ上がり（－３iと表現）
CからBでは電位の変化はなし
以上の１周で電位が元に戻るには
＋２I－３i＝０が成り立つ必要があります。
つまり、電位が１周で元に戻ることを表わす式なのです |
面白いほどわかる本[原子・波動編]
p.202 （２）の解答・解説
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（または⑦式でα=0とおいてもよい）
とありますが、どうしてこれでも式は成り立つのですか？
⑦式はEで明るい干渉が観察されるための条件であって、膜を透過する光が弱めあうための条件にはならないのではないと考えたのですが。 |
ここで⑦式と言っているのは、正確にいうと⑦式の左辺の光学的距離の部分のみのことです。そこで、α＝0とおくと、光学的距離は２ｄｎとなります。
なお、この光学的距離を2ｄｎと求めるのとは別に、透過光が弱めあう条件については（２）の６行目「そして、ガラスの～」から説明があります。 |
応用実践講座
解答編p14(2)
(重要問題08の解答)
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v2>V2と何故分かるのでしょうか？ |
もし、逆(ｖ2＜V2)になるならば、箱の左側の壁に穴が開いてしまうことになるので、v2＞V2と考えます。 |
面白いほどわかる本[電磁気編]
p215 下から２行目
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「f=qsinθBを受けるね」
とありますが、f=qvsinθBの間違いではないですか？ |
ご指摘のとおり、f=qvsinθBが正しいです。
ありがとうございます。 |
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。 |
明快解法講座
p89(5) |
『Gから見たAの相対速度Vag』とありますが、Vgaの間違いではないですか？ |
アルファベットの並び方に規則はないので、ＶagでもＶgaでも構いません。
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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。
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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]
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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明快解法講座
p２１ 出題パターン５
（３）
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つりあいの式は立てられたのですが、計算が途中までしか出来ませんでした。
解説では途中式が省略されているので、答の導き方がイマイチ分かりません…
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まず、下から三行目のNを、下から四行目のμNのNに代入します。
次に、その式を（ここが肝心ですよ）F2についてまとめます。
F2(cosθ-μsinθ）＝ｍｇ（μcosθ+sinθ)
最後に、それをF2について解きます |
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。 |
