CHALLENGE from the VOID:東工大物理'02年前期[2](その２)　－理工系大学入試問題研究(東大・東工大・京大・早慶)

2008年07月19日

その１からの続き

[C](e) この状況では、シリンダーに外力をかけて上に引き上げているので、シリンダーに働く力のつり合いを考えることはできません。

シリンダーをx[m]上昇させたとき、シリンダー内の気体が存在する部分の高さは、

[m]です。シリンダー内の気体の体積は

[

]
このときのシリンダー内の気体の圧力を

･･･⑦

シリンダーのピストンの高さから上側にあって、シリンダーの外側の部分にある液体に着目します。この部分の液体は静止しているので、力のつり合いが成立します。この部分の液体に働く力は、大気が鉛直下向きに押す力が

[N]，この部分の液体に働く重力が鉛直下向きに

[N]，この部分の下側から鉛直上向きに受ける力は

[N]，
これらの力のつり合いより、

∴

②より、

･･･⑧
⑦に代入すると、

展開して、

x，yは微小距離なので、

，

を無視すると、

∴

......[答] ･･･⑨

(f) シリンダーに働く力は、シリンダー内の気体が上に押し上げる力[N]，シリンダーに働く鉛直下向きの重力[N]，シリンダー上部の液体がシリンダーを鉛直下向きに押す力は、大気圧と液体に働く重力を考えて、

[N]

これらの合力Fは、⑧，②を用いて、

　(⑨より、

)

これより、シリンダーには、変位xと同じ方向に、変位xに比例する力が働きます。
変位と逆向きに変位に比例する力が働けば単振動しますが、変位と同じ方向に力が働くときには単振動にはなりません。
不安定である理由：変位と同じ向きに変位に比例する大きさの力が働くから。(26字) ......[答]

(Ｃ)2005, 2006，2007, 2008　(有)りるらる	Newton　*e-Learning*
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Posted by cfv21 at 14:08│Comments(0)│TrackBack(0)

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