「物理学」の解説.pdf

1 基 礎 物 理 学 担当 小野正利 onomasat hoku iryo u ac jp 第 回補足 教科書 基礎物理学 http www hoku iryo u ac jp onomasat 物理学 解説 波動 波動 空間 一部 生 振動 時間 共 他 部分 伝 現象 波動 横波 縦波 音波 波長 振動数 波 速 間 波長 振動数 波 速 成 立 縦波 電磁波 横波 2 演習問題 波動 1 人間 可聴音 下限 上限 振動数 20 Hz 20 000 Hz 音波 水中 波長 m 求 但 水中 音速 1 480 m s 波 速 c m s 媒質内 振動 伝播速度波 速 c m s 媒質内 振動 伝播速度 振動数 f 1 s 1 秒間 繰 返 回数 波長 m 波 繰 返 長 f c 超低周波可聴音超音波 202 104 上限 振動数 下限 振動数 超低周波可聴音超音波 f Hz 水中 波長 波長 振動数 f 音速 c 1 480 m s m f 1 s 1480 m s 下限 1 480 20 74 m 上限 1 480 20 000 0 074 m 7 4 cm 2 電磁波 真空中 3 0 108m s 速 伝 緑色 光 振動数 6 0 1014Hz 真空中 波長 m 求 波 速 c m s 媒質内 振動 伝播速度 振動数 f 1 s 1 秒間 繰 返 回数振動数 f 1 s 1 秒間 繰 返 回数 波長 m 波 繰 返 長 f c 3 0 108m s m f 1 s 3 0 108m s 波長 振動数 f 光速 c 3 0 108 6 0 1014 5 0 10 7m 5 000 1 10 10m 3 水素原子 1 拡 波長 1 電磁波 X線 振動数 Hz 求 但 光速 2 与 値 用 1 10 10 m 波 速 c m s 媒質内 振動 伝播速度波 速 c m s 媒質内 振動 伝播速度 振動数 f 1 s 1 秒間 繰 返 回数 波長 m 波 繰 返 長 f c 3 3 0 108m s 波長 振動数 f 光速 c f 1 s m 3 0 108m s f 3 0 108 1 10 10 3 1018Hz 4 振動数 2 00 MHz 超音波 波長 血液中 0 785 mm 血液中 音速 何 m s 1 MHz 106Hz 波 速 c m s 媒質内 振動 伝播速度 振動数秒間繰 返 回数振動数 f 1 s 1 秒間 繰 返 回数 波長 m 波 繰 返 長 f c 0 785 mm 7 85 10 4 m 波長 振動数 f 音速 c c f 7 85 10 4m 2 00 106Hz 1 570 m s 固有振動数 反対方向 進 振幅 波長 振動数 等 波 重 定常波 波 重 強 合 弱 合 波 干渉 2 波 重 定常波 広 物体 物体 特有 振動 振動数 固有振動数 振動数 f 外力 音波 共鳴 共鳴 共振 定常波 固有 振動 励起 固有振動数 f1 f2 f3 f fn f fn 系 振動 系 気柱 4 5 両端 固定 張 長 L m 弦 振動 両端 節 定常波 5 1 定常波 3 倍振動 波長 L 用 表 3 倍振動 L 3倍振動 固定弦 3倍振動 波長 3 L n 3 3 2 3 2 3 L 3 2L 3 m 5 2 定常波 3 倍振動 振動数 Hz L 弦 伝 横波 速 c m s 用 表 3 倍振動 振動数 f3 f3 3 c f3 c 3 c 2L 3 3c 2L Hz 6 張力 400 N 引 張 両端 固定 長 0 4 m 弦 弦 線密度 0 01 kg m L L c 6 1 弦 伝 横波 速 何 m s 弦 伝 横波 速 c m s c T 弦 張力 N 弦 線密度 kg m T c 弦 線密度 kg m 01 0 400 40000 200 m s 6 2 弦 生 定常波 基本振動 波長 何 m 固定弦 基本振動 波長 1 L 基本振動 n 1 1 2 n 1 1 2 L 2 0 4 0 8 m 1 2 L L 0 4 m 代入 5 6 3 弦 生 定常波 基本振動 何 Hz 基本振動 振動数 f1 f1 1 c f1 c 1f1 1 cf1c 1 200 0 8 250 Hz 7 成人 外耳道管 長 25 mm 程度 長 25 mm 閉管 一方 端 閉 他方 端 開 管 中 生 音 定常 波 基本振動 波長 m 求 基本振動数 何 Hz 音速 340 m s L 1 4 基本振動 n 1 7 成人 外耳道管 長 25 mm 程度 閉管 基本振動 波長 1 振動数 f1 L 基本振動 1 4 基本振動 n 1 L 0 025 m 代入 1 4 L 1 4L 1 4L 4 0 025 0 1 m 基本振動 振動数 f1 f1 1 c f1 c 1 c 340 m s f1 340 0 1 3400 Hz 1 0 1 m 基礎物理 6 問題 図 鉄 容器 真空 重 次 水素 重 真空 水素 重 下 正 基礎物理学 問題 第 回 十分精密 真空 方 重 水素 方 重 氷氷 水水 地球地球 大気大気 N b F r F sin N r F 力 F b r b F r F 回転 軸回転 軸 問題 点 支点 長 l 2m 振 子 働 力 求 棒 質量 無視 棒 先端 物体 質量 m 30kg 重力加速度 値 9 8 m s2 角度 値 30 度 g 基礎物理学 問題 第 回 N 角度 値 30 度 sin l gm l Nm 294m skgm 294 m s8 9kg30sin302m sin 2 2 gml N O 7 物体 平衡 静止 状態 質点 場合 質点 働 外力 和 平衡 条件 静止 条件 質点 場合 質点 働 外力 和 物体 平衡 静止 状態 大 物体 場合 平衡 条件 静止 条件 全 外力 和 任意 位置 周 和 全 外力 和 力 例力 例 回転 始 例 回転 始 例 任意 位置 周 和 力 例 回転 起 例 力 例 回転 起 例 力 力 例 例 回転 始 例 回転 始 例 移動 回転 移動 回転 基礎物理学 問題 第 回 問題 紙面 手前 裏側 回転 正 方向 下 図 場合 点 回 求 計算 教科書10頁参照 A 00N1 B C 00N1 00N2 00N1 3 0m 3 0m 基礎物理学 問題 第 回 問題 紙面 手前 裏側 回転 正 方向 下 図 場合 点 回 求 計算 教科書10頁参照 A N100 B C N100 N100 00N2 4 0m 2 0m 8 基礎物理学 問題 第 回 問題 紙面 手前 裏側 回転 正 方向 右 図 場合 点 回 求 A C 00N1 00N2 00N1 3 0m 3 0m 求 B Nm 0100N6m200Nm3 A 点 回 力 Nm 0200N3m100Nm6 B 点 回 力 参考 基礎物理学 問題 第 回 問題 紙面 手前 裏側 回転 正 方向 右 図 場合 点 回 求 A C N100 N100 00N2 4 0m 2 0m B Nm 002100N6m200Nm4 A 点 回 力 Nm 002200N2m100Nm6 B 点 回 力 参考 運動 第 法則 運動量mv 時間 変化 割合 物体 働 力 比例 力 方向 生 注 v 速度 f f 注目 力 単位 kg m s2 ma f 一様 重力場 中 運動gmf 基礎物理学 問題 第 回 問題 30 kg 物体 加速度 水平 移動 時 力 何 N 重力加速度 表 物体 滑 水平 台 上 載 g3 g 2 m s 8 9 g f a ma f N 882 m skg 882m s 8 93kg 30 3kg 30 22 gmaf m gm N 問題 30 kg 物体 加速度 鉛直 上方 持 上 必要 力 何N 重力加速度 表 g3 g 2 m s 8 9 g F F gmm Ffa 大事 点 大事 点 a m gm f 質量 質量m 物体 働 外力 和 合力 表 物体 働 外力 和 合力 表 N 1176m skg 1176 m s8 9kg3044 2 2 g g3gg m mmmmaF 大事 点 大事 点 9 直線運動 速度 放物運動 運動 例 演習 直線運動 加速度 t x t x t d d 0 t v t v t d d 0 速度一定 運動 等速度運動 v v0 0 vtv t tvxtvxtx tvtvxtxx t xtx t xtx t x v 000 00 0 0 0 0 0 0 式 0 0 xx 加速度一定 運動 等加速度運動 a t a0 a t a0 t tavtavtv tatavtvv t vtv t vtv t v v 000 00 0 0 0 0 0 0 式 0 0 vv a t a0 v 0 ata O v t v0 tavtv 00 O v t v t 軸 v0 tavtv 00 O v t ta0 t ttatv xtx 00 2 1 0 黄色 面積 面積 2 000 2 1 tatvxtx 0 0 xx 10 a t a0 v t v0 a t a0 v t v0 a0t O 2 000 2 1 tatvxtx x0 x t x t O 2 00 2 1 tatv