高校物理質問スレpart22

1 ：2012/12/18 〜 最終レス ：2013/02/02

まずは>>1をよく読みましょう
・高校物理以外の質問はお断り
・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。
・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。
　問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。
・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。
　質問に対する返答には、何かしらの返答を。（荒らしはスルーでおながい）
・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。
　問題の写し間違いに気をつけましょう。
　問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。
■書き方
・数式の例　（ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に）
　ベキ乗　x^2
　平方根　√(a+b)
　分数式　((x+1)/(x+2))
　三角関数　sin(θ)
・図
　図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。
　文字で書く場合は、ずれに注意してください。
　MSPゴシックで表示できるエディタや2ch専用ブラウザを使いましょう。
　また、連続する半角空白は単一の空白として表示されるので注意。
前スレ
高校物理質問スレ part21
http://uni.2ch.net/test/read.cgi/sci/1349358731/
dat落ち

2 ：

>>1
数学と物理とプログラミングはどれが一番将来つぶしがききますか？

3 ：

>>2
　いずれにしても君の首から上についている頭脳次第です。

4 ：

基礎ほど応用が広いが数学と物理じゃ差はないな

5 ：

>>3
世の中には首から下に頭脳がある人が多いけどな。

6 ：

滑らかな床の上に静止している質量Mの物体に質量mの弾丸が速さvでぶつかり一体となって動き出した
衝突直後の速さVを求めよって問題で
mv=mV+MV　V=mv/(m+M)となります
運動エネルギーの方法で解くと
1mv^2/2=1mV^2/2+1MV^2/2
=v・√m/(m+M)となってるーとがついてしまうのですがなぜ答えが一致しないのですか？

7 ：

>>6
なぜそこでエネルギーが保存すると思った？

8 ：

>>7
床つるつるやし2つの物体を全体で一つとして見たから力積は無視されると・・・

9 ：

力学的エネルギーが保存するのは反発係数が1のときだけ

10 ：

弾丸が物体中移動して減速する間に
思いっきり摩擦抵抗及ぼしあってるし
力積無視したら衝突にならんだろ

11 ：

>>9　>>10
はぁそうなんですか、ありがとうございましす

12 ：

分かってないみたいだな

13 ：

運動量保存則を使って導いた方を見れば分かるけど、運動エネルギーの和が、
最初、(1/2)mv^2 だったのが、 (1/2)(m+M)V^2 = (1/2)(m/(m+M))mv^2 に減っていて、
単純な運動エネルギーの和に関しては保存しない。
なくなったように見えるのは、運動エネルギーの一部が物体の変形に使われたからで、
エネルギー保存則を適用するなら物体内部のポテンシャルエネルギーを考えないといけない。
つまり、エネルギーが保存しないように見えたのは単に見る側の知識不足。
また、運動量保存則を使ってよい理由は、この場合、床との摩擦を考えなくてよくて、
作用反作用の関係にある物体、弾丸と "静止している物体"、の運動をすべて把握しているから。
こっちも相互作用のペアを見失うと当然ながら保存しない (2 体の衝突問題を 1 体問題として扱うと……？)。

14 ：

まぁ、運動量で考えるという解法が一般的で、エネルギー損失については教えられないし、問題文にも敢えて触れられていないからピンとこないのだろう。
でもよく考えれば、一体になるときに熱とか音とか、運動以外のエネルギーが発生することは直感的にわかるよね。
ちなみに反発計数１の時は、わざわざそれらを「無視できる」と問題文に書いてある。
書いてないということは無視できないので、エネルギー保存則で立式してはいけない。

15 ：

テスト

16 ：

ヤングの実験
光源を置き、単スリットを通してから複スリットを通してスクリーンで干渉縞をつくる
ここで単スリットの幅を広げていくと干渉縞はどのように変化するのでしょうか？
広げていくと干渉縞がぼやけていくと思ったのですが、解答には明線の間隔が広くなるとありました
理由がよくわかりません
http://hooktail.sub.jp/quantum/youngexp2/tomo-young-fig7.png

17 ：

どこに書いてあるの？

18 ：

解答を読み直した方が良いんじゃない？

19 ：

二つの波原S1とS2があり同平面上に波原から十分遠い位置に点Aをおく。
このような"十分遠い"などの場合、解説ではS1A//S2Aとおかれますよね。このような表現が物理の問題が結構多いですが、慣れですか？

20 ：

>>19
慣れ
たぶん問題文には「S_1 S_2間の距離より十分遠い」という書き方をしてあると思う
（してなければそれは作問者が悪い）
S_1の座標を(0,0)、S_2の座標を(0,y)、Aの座標を(X,Y)とでもおいた時に、
真面目に言えば、X >> y の時は、
直線S_1Aの傾きと直線S_2Aの傾きは等しいとみなせるとでも言い換えれば理解できるかな

21 ：

http://i.imgur.com/wDuGA.jpg
http://i.imgur.com/2XzBF.jpg
初速度voはA点に達した後も速度はvoで変わらないとありますが
重力による位置エネルギーがあるので
速度は増すと思うのですがなぜ考慮しないのですか？
問題文にはありませんが小物体mの位置をhとすれば
A点での速度vはv^2/2=vo^2/2+mghとなってv＞voになるはずです

22 ：

mghではなくghです

23 ：

位置エネルギーの差があるならA点方向への加速度があるはず
しかし、問題では摩擦なしで静止してるんだから加速度なし位置エネルギーの差なし

24 ：

台に乗ってる人から見たら、右方向にも力が生まれるから
重力がナナメ方向（斜面に垂直な方向）に働くのとおなじになる
だから斜面上を動く限り位置エネルギーは増減しない、ように見える

25 ：

非慣性系では力学的エネルギーは保存しない。
保存則を使うなら、慣性力も含める必要がある

26 ：

⬆観測者が系とともに運動している時、を追加

27 ：

等価原理で重力つきの慣性系だ

28 ：

滑らかな斜面上に質量mの物体Aをおき、Aの上に同型の質量mの物体Bをおく。
AB間には摩擦力が働いており、また手を離すとAB一体となって斜面を滑り落ちた。
このときのAB間の摩擦力の向きについて質問です。
二つ考えたのですが、どっちが正しいのかわかりません。

1. Bに着目したとする。Aは斜面に対して下方向に滑っているのでBはAに対して上方向に滑ろうとしている(AB間が滑らかなのをイメージして)。よってBはAに対して下方向に摩擦力が働く(このときAのBに対する摩擦力は上向き)。

2.Aが斜面上で静止してるとき、Bは斜面に対して下方向に滑ろうとしている。→よってBのAに対する摩擦力は上向き(AのBに対する摩擦力は下向き)
一体となって滑ってるときと静止してる時ではAB間の摩擦力の向きが変わるということはないですよね？
よろしくお願いします。

29 ：

＞1. Bに着目したとする。Aは斜面に対して下方向に滑っているのでBはAに対して上方向に滑ろうとしている
ここがおかしい
AB間がなめらかであってもAとBは同じ速さで動く
斜面が荒ければBがAを追い越す

30 ：

>>28
斜面に水平方向のみでいいから、愚直に運動方程式を立ててみろ
その際にAがBに及ぼす静止摩擦力をfとかおいて、
fの符号がどうなるか考えてみればいい
もっと言えば、Aにひもでもくっつけて、斜面と水平方向に力Fを加える状況を考える
斜面の角度をθとでもすると、F=2mg cosθであればAは静止しているし、
F=0の時は当然自由に滑り落ちる状況
Fを色々変えた時にfの符号はどうなるだろうか？

31 ：

>>30
ありがとうございます
Aは斜面に対して平行にどちらの方向にFの力で引っ張ると仮定するのですか？
上向きならBのAに対する摩擦力の向きは上向きだと納得できます

32 ：

>>31
両方考えてみれば？式としては同じでしょ？
その方が一体何が起こってるかが納得できると思うけど

33 ：

>>23-27ありがとうございます
もう一つ質問ですが、円運動してる物体が落下せずに通過できる条件としてT≧0、又はN≧0ですが
今解いていた問題(地表から物体が離れない条件)では
N≧0ではなくN＞0でしたが何故等号が違うのですか？
http://i.imgur.com/Y66Tf.jpg

34 ：

>>33
それはどっちでもいい

35 ：

>>34
地表面でもN≧0にして良いという事ですよね？？

36 ：

>>35
地表面でもってどういう意味か分からんけど
イコールはつけてもつけなくてもいい
物理的には「イコールのときに離れる」のか、「イコールではないけど無限にイコールに近いときに離れる」のかって重要ではないから

37 ：

>>36
円運動してるのが落ちないためのT、Nには
≧だけど地表の場合のNだけは≧でも＞でもどっちでもいいということだと想いました
落ちないためのN、Tの条件であっても≧と＞どっちでもオッケーということですね
速度vの条件でも＞、≧どっちでもいいんですね

38 ：

>>37
Tが運動エネルギーならその通り
細かいこと気にするならTについては＞の方がベターだと思う
なぜならT＝0で静止なので一周するにはT＞0であって欲しいから
ただ、これで減点されることはないと思う

39 ：

>>32
傾斜角が90°の状況をイメージしたらなんとなく理解できた気がしたのですが、ABが重力によって一体となって滑り落ちてるときはAもBも斜面に対して摩擦力の向きを考えるのですか？
例えば、平らな面で同じように物体ABを起き、Fの力で右向きにAを引っ張るとBのAに対する摩擦力の向きは右向きになると思います。
重力と外力では考え方がことなるということになりますよね？
"物体AB間のBのAに対する摩擦力の向きは進行方向"と、重力と外力区別せずに暗記してました。

40 ：

考え方が異なったりはせん
平らな面でFがBに働いてないとしたから違うだけ

41 ：

>>40
Fとmgsinθはちがうんですね
重力と力が異なるからということでしょうか

42 ：

訳の分からん思い込みはいい加減にしとけ

43 ：

>>41
重力はAにもBにも働くだろ
AにもBにも質量に比例した外力加えれば全く同じなのであって、
Aだけに外力加えてりゃそりゃ違うだろって言ってるのが>>40

44 ：

物理を理解できないやつの９割は、思いこみが理解を阻害してるよね。

45 ：

こういう思い込んでるやつを片っ端から黒板の前でかわいがってやりたい

46 ：

空気抵抗を無視するとか、「常識」や「日常感覚」とは違うから誤解するのもやむを得ない。
できれば、思いこんでるポイントを素直に申告してくれた方が教えやすいゾ。

47 ：

>>46
思い込んでるのならそもそも気づかないんじゃないか

48 ：

>>46,47
つまり、どう考えているか説明をしてくれれば、どう思い込んでいるのか分かるから、そうしてくれってことでしょ。
判断するのは質問者自身でなく回答者。

49 ：

空気穴が無い容器から水を出すと
段々と水が出なくなっていくのは何故ですか？
どういう原理が働いているのですか？
醤油差しは空気穴を塞いで出すと出が悪くなるのを利用していますよね

50 ：

>>48
傾斜角をθ、AB間の摩擦力をfとおきA,Bそれぞれ運動方程式を立てると
Ａ:ｍａ＝ｍｇ'+f
Ｂ:ｍａ＝ｍｇ'-f
摩擦力の向きをどっちがどの向きと考えても作用反作用によって結果は摩擦力ゼロと導けますが、試験で向きを問われたので意味がわからなくなりました。
AはBによって押さえつけられて滑りにくくなっているはずなのに摩擦力が下向きってどういうことって思いました。
逆に、BはAに対して下向きに滑ってるのでBの摩擦力は上向きだという考えも納得できます。つまり作用反作用でAのBに対する摩擦力は下向きってなりますよね。
どっちも正しいことを言ってる気がします。

51 ：

>>49
水が出るほど容器内の気圧が小さくなるから外圧との差が大きくなり内向きの力が大きくなる

52 ：

>>50
なんか誤解のある書き方だな
作用反作用でゼロになるんじゃなくて作用反作用でそれぞれに働く力が＋fと−fになる
斜面方向の運動方程式をfについて解けばf＝0になる
頭の中で滑ろうとする向きを考えたりするから間違える
そんなの人間の勝手なイメージでしかないんだから初心者は横着せずに
方程式解けばいい

53 ：

>>52
Ａ:ｍａ＝ｍｇ'-ｆ
Ｂ:ｍａ＝ｍｇ'+ｆ
これでも正しいんですか？

54 ：

>>53
正しい
第一式は斜面下向きを正として−fの力が働いてることになる
つまり、仮にf＞0と出たらAには斜面上向きの力を受けているということ

55 ：

>>54
加速度は下向き正として話を進めて行きます。
http://i.imgur.com/JUzjf.jpg
この解説によると
Ａ:ｍａ＝ｍｇ'+ｆ
Ｂ:ｍａ＝ｍｇ'-ｆ
が正解で
Ａ:ｍａ＝ｍｇ'-ｆ
Ｂ:ｍａ＝ｍｇ'+ｆ
は間違いではないですか？

56 ：

>>55
fが図のR'のことならその通り

57 ：

　平行でない3力について、それらが剛体にはたらいていてつり合っているとき、3力の作用線は1点で交わる。
　これを剛体のつり合いの条件（合力0、モーメントの和0）から導くにはどうしたらいいのですか？

58 ：

1点で交わらなかったら (合力0、モーメントの和0) にならんと示せば良い
ん？これが示せんのか？
1点で交わらない3力が三角形になる事はいいだろ？
で、可能性としては三角形の3辺が回転してる力の向きになるか、2辺と1辺が同じ向きになるかの2通りしか無い
回転してる場合はモーメント0でないし、同じ向きの場合は合力0じゃない

59 ：

>>57
想定は平面なの？

60 ：

平面でなかったら始めから合力0でない

61 ：

もうちょっと説明すると
3力が合力0→3ベクトルが一次従属→独立ベクトルは2つ以下→平面内

62 ：

理想気体に対して、状態変化のしかたは無関係に
ΔU=nCvΔT (U:内部エネルギー　n:理想気体のモル数　Cv：等積モル比熱）　
が成り立つというのについてなんですが
等積、等圧、等温、のときはわかったのですが
断熱のときなど、上の三つ以外の反応の時も成り立つ理由がわからないです
よろしくお願いします

63 ：

理想気体の内部エネルギーは温度と物質量のみの関数であるため
もちろん理想気体でなければこうはならない

64 ：

　解答してくれた皆さん、ありがとうございました。

65 ：

単振動で折り返し地点が加速度最大となるのはどうやってわかるのですか？

66 ：

>>65
加速度を求める

67 ：

復元力は変位に比例

68 ：

現役受験生、マーチ志望
重要問題集終わって、名門を解いているが、なんかレベルが２、３届いていないっぽいです。
問題に触れたいけど、どんなプロセスを踏んでいけばいいか、わかんないです。アドバイスください。
よろしくお願いします。

69 ：

>>68
スレ違っぽいので帰ります

70 ：

>>65
・ある変位において加わっている力を全て図示する
・復元力を求める
・運動方程式に照らし合わせ、加速度を求める
・その値をよーく見る
それで解らなければ再質問

71 ：

http://i.imgur.com/Ex2hn.jpg
なぜですか？

72 ：

>>71
横着するな、問題がないと前提条件がわからんだろ。
真空の前提で書くが、
Ｑ＝ＣＶ、Ｃ＝εoＳ／ｄ、Ｖ＝Ｅｄの３式は見たことあるか？
求めたいＥは、Ｖ／ｄだけど、さっきの残りの式からｄとＶを消してみると、
Ｅ＝Ｑ／(εoＳ)となる。
つまり平行板の距離とか関係ない。静電誘導で同じＱが帯電されているなら、極板間の電界は変わらずＥ。
そもそもなぜ異なると思った？

73 ：

無図杉

74 ：

>>72
なるほど
なんか、変化しそうに感じた

75 ：

ちょ、おま

76 ：

http://i.imgur.com/ZW2Bf.jpg
意味がわからないです。
摩擦力のこといってるの？

77 ：

爪切れ

78 ：

>>76
帯電して静電反発力でも働いているんだろう

79 ：

エスカレーターの歩く版でおk？
爪はちょうどいいでしょ(泣)

80 ：

エスカレーターだと速度を一定に保とうとする。
力が一定という問題の条件とは違う

81 ：

>>76
そのままの意味だろ
どういう原理で働く力かは知らんけど

82 ：

http://i.imgur.com/B1VWi.jpg
アドバイスください

83 ：

>>82
「なめらかに動く」から
箱はフタに対して力をおよぼさない

84 ：

>>82
力は重力以外に接触面からしか受けない

85 ：

理解しました。ありがとうございます

86 ：

定電圧Vをかけた平行平板コンデンサーに、厚さがコンデンサーの極板間と同じの誘電体を一部だけ挿入することを考えます
このとき、誘電体がある部分とない部分では電場は同じなのでしょうか？
コンデンサー間の電位差が誘電体がある部分もない部分もVで保たれているならV=Edの公式で
電場一定だという結論になりますが、誘電体は電場におかれた場合、金属ほどではないにしろ分極して本来の電場を弱めますよね？
この感覚からすると、誘電体がある部分もない部分も電場が同じというのは奇妙な気がするのですが、どなたかご説明いただけないでしょうか

87 ：

あっ、誘電体の有無で局所的にコンデンサーの電荷が変化するから、元の電場より増加した分の電場が分極による電場の減少で相殺されるってことなんですかね？

88 ：

挿み込む条件による
同じ厚さのを入れれば真空部と誘電体部に分割して考えると
両者に加わる電圧が等しいから（並列扱い）
極板間の電場も等しくなる
定電圧を加えてるから誘電分極のぶんだけ
誘電体側に電源から電荷が供給されて
極板電荷の電場を誘電分極の電場が弱めても
元の電場と同じになったら安定する

89 ：

なるほど、ではこれが同じ厚さではなかったら、分割した部分がさらに直列扱いで、
真空部と誘電体部でそれぞれ電場が変わってくるということですね！
丁寧にご説明ありがとうございました

90 ：

　動摩擦力って、条件によって変動はしないのですよね？
　たとえば斜面との動摩擦係数μ'の物体Ａの上に物体Ｂを乗せて、斜面上を動かすときA-B間の摩擦係数には
左右されないのですよね？

91 ：

Aの頭が平らならね

92 ：

>>90
変動するに決まってる
問題に出すときは解けるように一定にするだけだ

93 ：

　支那に天の鉄槌が下りますように。

94 ：

http://i.imgur.com/seAlx.jpg
この問題では(2)でμ≧1/2tanθという答えは出ています
しかし(3)のxの長さを求める問題の答えではμをそのまま用いています
滑らずに静止する限界という問題文より最大摩擦力f＝μNがつかえるので
μ＝1/2tanθを答えに代入するべきだと思うのですが
何故μのままなのでしょうか？
普通求めた未知数は代入するのが当たり前だと思うのですが・・・？

95 ：

ついでにこの解答面も載せておきますhttp://i.imgur.com/rXsb8.jpg

96 ：

>>94
んー　(2)はPが棒の中点にある（＝全体の重心位置も中点）状態でのμの条件を求めたんだろ、
Pの位置を変えて重心位置を変える(3)の問で、その答えは使っちゃいかんだろ。

97 ：

私も例をあげときます。
http://ichigo-up.com/cgi/up/qqq/nm59819.jpg
�Tの(3)で求めた
　　μA' = 1/cosθ(sinθ - 2L/gt^2)
を�Uの(5)で G を求めるとき使用していません。解答は
　　G = m( F/(M+m) - μA'gcosθ)
となっています。

98 ：

>>97
問題に「・・・μA'・・・を用いて答えよ」って明示してあるじゃん

99 ：

いや、だからなぜそうさせるのか？　つまり作問者の意図がわからないのです。
代入すると式がゴチャゴチャするからそれに配慮しているのかなあ・・・・というところです。

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