〔1〕
u とvは書き分け難いので同じ問題中で文字として指定するのはセンスがない。
(a)
錘Aが円運動をしているという事は、Aにかかる力(遠心力, 張力, 重力)の半径方向の合力は向心力となる。
(c)
運動方程式はある物体にかかる力を記述するものである。その事に注意すると、F1, F2 はそれぞれ「錘A ,Bが棒Sに対して掛ける力」であるので、作用反作用の法則を考えて「棒S が錘A ,B に対して掛ける力」は -F1, -F2 となる。
力の作用を書き込んだ図では、力が掛かっている物体がどれなのか明示しておく習慣を付けておくと、この様な問題で勘違いする事が無くなるだろう。
(d)
m < M なので、0 < θ < π では a < 0であると確認できる。
(f)
u -v = u’ -v’ ⇔ (u’ -v’) /(u -v) = 1 なので反発係数は1であり、力学的エネルギーが保存されていると分かる。
(g)
回転子Rが台に固定している様子を想像すると、物体Cが衝突したときに台にまで衝撃が及ぶと分かる。つまり力積が台に吸収されているのだ。
釘も含んだ運動量保存則の式を立式するのが手っ取り早い。
(h)
錘A, B両者の運動・位置エネルギーの合計が力学的エネルギーとなる。各錘の位置エネルギーの最大・最小値が入れ替わるという面白い問題。
〔2〕
(a)
E = Q /εS の公式を憶えていれば速い。
(c)
電場と重力場という二つの場の非接触力が働いている。
(f)
極板を上昇させる事で装置が右に動き、それに伴い極板も右に動くので新たにローレンツ力が働く。ローレンツ力の連鎖がテーマであるが、実験の様子をイメージしないと気づきにくい。
F = qvB を使う方法が思い付きやすいが、 「装置が得た運動エネルギー = 張力の増分 ×z」 という力学的エネルギー保存の法則を利用する方法もある。
(g)
放電回路については、大問の説明文に「鉛直に置かれた」と定義されているので(d)で調べたジュール熱以外の物理現象が生じると予想できる。
放電回路を流れる電流が電磁力を生み出すので、今度は公式F = IBl を使う。
(h)
物理学ではMKS単位系を使う。
〔3〕
センター試験レベルなので全問正解したいところ。
(j)球面波は波源の断面が連続的でなく縦軸対称となっているので、yが負の領域では定常波になる。