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ペットボトルに画鋲で穴を開けても水が漏れない理由解説動画です

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電磁誘導の練習問題動画です

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図の装置において、歯車がゆっくり回転しているとき、光源からの光は、回転歯車の歯の間を通り抜け、鏡で反射されて再びもとと同じ歯の間を通り抜ける。歯車の回転が速くなると、光が鏡まで往復する間に歯が動き、反射光が次の歯にさえぎられて光源までもどらなくなる。歯車と鏡の間の距離をL〔m〕とし、歯の数がn個の歯車を用いて、歯車の回転数をしだいに大きくしていくと、回転が毎秒f回のときにはじめて反射光がもどらなくなった。光の速さをc〔m/s〕とする。
(1) 光が歯車と鏡の間を往復する時間を、c、Lを用いて表せ。
(2) 光の速さを、n、f、Lを用いて表せ。

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【1】図1のように、半径 $R$ の軽い円筒の内側に、質点とみなせる質量 $\dfrac{m}{2}$ の小球1、2 の小球2が軽い棒を介して固定されている。棒と小球は円筒側面に垂直な一直線上にあり、小球1と2の重心は円筒の中心軸上にある。重心 $G$ と小球1、2の間の距離はともに $r$ である。円筒本体と棒の質量は無視できるものとして以下の設問に答えよ。

図2のように、滑らかな水平面上で円筒が水平方向に移動することなく時計回りに回転している。小球1と2の重心 $G$ は静止している。図で水平方向右向きを $x$ 軸の正方向、鉛直上向きを $y$ 軸の正方向とする。

(1) ある瞬間、小球1が小球2より右側にあり、棒と鉛直線がなす角は $\theta$ であった。円筒外側の側面の速さを $v$ とするとき、小球1、2の速度の $x$ 成分と $y$ 成分をそれぞれいくらか。

図3のように、摩擦のある水平面上で円筒が滑ることなく時計回りに転がっている。このとき力学的エネルギーの損失はなく、小球1と2の重心 $G$ は一定の速さ $v$ で水平左から右方向に移動している。図で水平方向右向きを $x$ 軸の正方向、鉛直上向きを $y$ 軸の正方向とする。

(2) ある瞬間、小球1が小球2より右側にあり、棒と鉛直線がなす角は $\theta$ であった。小球1、2の速度の $x$ 成分と $y$ 成分をそれぞれいくらか。

(3) 小球1と2の運動エネルギーの総和はいくらか。

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図のように、真空中に放射線源と磁石を配置した。次の(1)～(3)の放射線が、放射線源から鉛直上向きに飛び出したとすると、どのような進路となるか。図の(a)～(c) の中から適切なものを選び、理由とともに記号で答えよ。