分野別 ガウスの法則が成り立つ理由を説明
NEKOガウスの法則の立て方はわかるんだけど，なんでこんな式が成り立つんだろう？？ガウスの法則閉曲面$\rm C$内にある電荷の総和を$Q$とする．電場が閉曲面に垂直に貫く面積を$S$とする．このとき，次式が成り立つ．$ES=4\pi k_...
物理のよくある質問
分野別 
分野別 ベータトロン 内部磁場を変化させると半径はどう変わるか
NEKO前回，ベータトロンを扱ったね．もし，円周上の磁場を「ベータトロン条件」を満たさないで変化させた場合はどんなことが起こるんだろう？なんとなく，電子が加速するから半径が大きくなるのかな？PHYさんいえ，実は内部および軌道上の磁束密度を$...
物理のよくある質問 ベータトロン 軌道内の磁束密度の変化と軌道上の磁束密度の変化
NEKOベータトロンの問題では，2つの磁束密度が登場するよね？なんで2つの磁束密度が出てくるんだろう？PHYさんベータトロンは荷電粒子の加速器の一種です．ベータトロンは荷電粒子の軌道半径を一定に保ったまま加速します．荷電粒子を加速するための...
力学 [よく間違う]弾性力がする仕事
問題図のように，ばね定数$k$のばねの一端を壁に固定し，他端を質量$m$の物体にとりつけた．ばねが自然長になる位置を原点Oとし，ばねが伸びる方向に$x$軸をとる．物体に力を加えて，$x=a$$(a>0)$まで移動させたのちに手を放すと物体は...
演習問題 [よくある間違い]注意しなければいけない熱効率の計算
PHYさん今回はよくある熱効率の計算の間違いについて話をします．間違い例も含めて紹介します．問題上図は縦軸が気体の圧力$p$，横軸が気体の体積$V$のグラフである．気体は単原子分子理想気体で，A→B→C→Aの順に準静的変化をする．A→B→C...
分野別 [よくある質問]浮力の式の説明
NEKO浮力の大きさは次のアルキメデスの原理を使えば，簡単に計算できるね．でも，なんでこういう計算になるんだろう？？アルキメデスの原理物体にはたらく浮力の大きさは，物体がおしのけた液体（または気体）の重さと等しい．おしのけた液体（または気体...
分野別 [よくある質問]深さが同じ場所の圧力はどこも同じ．
静止している液体において，深さが同じ場所の圧力はどこも同じ．上図において，A , B , Cはどこも同じ圧力である．NEKOAとCはなんとなくそんな感じはするけど，Bは本当に同じなのかな？？いまいちピンとこない．．．PHYさんこれを理解する...
分野別 万有引力と静電気力の位置エネルギーの違いの理由
万有引力による位置エネルギー質量$M$と質量$m$の物体の距離を$r$とする．万有引力の位置エネルギーの基準点を無限遠とし，万有引力定数を$G$とすると，万有引力のよる位置エネルギー$U$は$U=-G\dfrac{Mm}{r}$静電気力によ...
分野別 投げ上げ運動の際の対称性の理由を$v-t$グラフで考える．
NEKO投げ上げ運動の際には，次のことをよく使うね．投げ上げ運動と対称性時刻$t=0$において，速さ$v_{0}$で投げ上げたときの運動を考える．投げ上げた地点を原点として上向きに$y$座標をとる．最高点に達する時刻を$T$とする．時刻$t...
分野別 速度交換
PHYさん今回は，速度交換についての話です．次のことを確認しましょう．速度交換2つの物体の質量が同じで，反発係数$1$の正面衝突をする．このとき，2つの物体の速度は衝突前後で交換される．※ 運動量が保存しない状況では×一次元衝突についての証...