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エネルギーの変化を求める計算についてですが、エネルギー等の変化を求める計算は例えば問題35のように

電池を通った電荷=変化後の電荷-前の電荷

と言うように

Δ変化量=変化後-変化前

勉強したのですが画像の問題36の解答では静電エネルギーの変化は

(最初にあったエネルギー)-(後のエネルギー)

で計算しています。回路にあった静電エネルギーの差がジュール熱になったので前のエネルギーから後のエネルギーを差し引くという理屈は理解できます。

最初にエネルギーが2あって変化後のエネルギーが1だとすると
変化したエネルギーは(後-前)の考えだと1-2=-1になり「変化した量」が、
前-後の考えだと2-1=1で「減った量」が計算出来るということなのかなと思ったのですが「減った量」と「変化した量」の違いがよく分かりません。
記号だらけの複雑な回路や式の場合
どう使い分ければいいのでしょうか

なぜ問36は後-前で計算出来ないのでしょうか

「エネルギーの変化を求める計算についてです」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 引く方が「基準の量」についてなのですが、例えば問36ですと「前に比べて後がどうなっているか」を知りたいので「前を基準とすると後がどうなっているか」となり
    「後-前」になりませんでしょうか

    基準とはどのように基準とするのでしょうか

    また、画像の問題34では電荷の増減ではなく通過量を、極板Bの電荷の変化
    後(2CV)-前(-CV)=3CV
    として計算しており、問36のようにエネルギーの減った量がジュール熱になる、と単純に考えることができません

    この問題の場合も後の通過量を知りたいので前の状態を基準として「後-前」としているのではないでしょうか

    どうぞよろしくお願いします

    「エネルギーの変化を求める計算についてです」の補足画像1
      補足日時:2017/03/11 17:17

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A 回答 (6件)

はい、またなんかあったら、なんでもおききください(^^);

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そうです。

変化=後-前で考える場合、正にも負にもなりうるので
注意が必要です。しかしそれさえまちがえなければ、結果は機械的に出ます。
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No.3です。


捕捉についての説明です。
問題34の場合、スィッチをbに倒す前後で、
電池がした仕事=抵抗が消費したエネルギー+静電エネルギーの変化、という式がなりたち
この場合も、おっしゃるように、静電エネルギーの変化=スイッチを入れた後-スイッチを入れる前
となります。だから前を基準とした後の変化をどんな場合も考えればよいです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。よく分かりました!
機械的に出来ると助かります。問複雑な問題や34の電荷量などは増えるのか減るのかよく分からないので…

また問題を解きつつ練習していきたいと思います。ありがとうございました

お礼日時:2017/03/11 19:01

いえ、いえ、問題36でもΔ変化量=変化後-変化前で考えたらいいんですよ。


問題36の場合、この式でいけば、結果はマイナスで出ますが、
それは静電エネルギーがその絶対値だけ減ったということを表わしていて、
この回路は、コンデンサ以外抵抗にしかつながっていないから、
その減った分、抵抗で消費されたと考えればよいのです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。絶対値が変化量、たしかにそうですね!

もし他にもジュール熱、外力等条件がついたら符号で計算結果がちがってきてしまうのでやはり増減(符号)をしっかり考えなければならないということでしょうか

お礼日時:2017/03/11 17:23

No.1です。



>・前 - 後 = 減った量
>・後 - 前 = 増えた量
>の違いがるだけです。(ここでいう「減った量」「増えた量」は正か負かではないので注意してください)

はちょっと分かりづらい表現で申し訳ありませんでした。

「減った量」「増えた量」とも「正の数で表す」ということです。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。

画像を載せますので補足に書かせてください

お礼日時:2017/03/11 17:11

どちらも「変化した量」で、


・前 - 後 = 減った量
・後 - 前 = 増えた量
の違いがるだけです。(ここでいう「減った量」「増えた量」は正か負かではないので注意してください)

「マイナス」の後にある「引く量」(「引かれる量」でなく)のが「基準の量」ということです。

あとは、「出した量」を計算したいのか、「入った量」を計算したいのかにもよります。
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Aベストアンサー

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という重要な情報が抜けているし、
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になることが分かります。大気圏突入までに、地球の引力で十分に加速されてしまうということです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%BD%E9%9A%9B%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%83%A7%E3%83%B3

それから、水平方向にしても、赤道上で
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の速度差があります。

赤道上の静止衛星は、地上 36,000 km とかなり高いところ(地球の半径の 5倍程度)に軌道があるので、「静止して見える」といっても周速度では約6倍、相対速度にすれば
・地球表面の自転速度:1700 km/h ≒ 470 m/s
・静止衛星の周回速度:3.1 km/s
の差で約 2.6 km/s あります。
http://iss.jaxa.jp/shuttle/flight/sts99/earthkam_01_2.html

つまり、宇宙から地球の大気圏に飛び込むときには、鉛直方向にも、水平方向にも、初速度が大きくなるということです。大気は「だんだんに濃くなる」ので、大気がそこそこ濃くなったあたりで、ちょうどうまく「水平方向にも、鉛直方向にも、速度ゼロ」の状態を作るには、相当にうまく「速度制御」をしてやらなければいけないということです。

No.2&3です。

>たぶんですが、1000mから物を落としても、10000mから落としても、空気抵抗で速度はあまり変わらないと思うんです。

はい、そのとおりです。「徐々に加速」していくと、空気の抵抗で「一定の速さで頭打ち」になります。「終端速度」というようです。
スカイダイビングの場合には、180~200km/h の速さのようです。
http://lumens.blog.fc2.com/blog-entry-28.html

>極端な話ですが、衛星が宇宙速度を減速して停止したら、熱は発生せずに、ゆっくり落ちてくることが可能なんでしょうか?
>たま...続きを読む

Q高校物理の質問です。 授業で電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力より、遠ざかる磁石を引きつける力の

高校物理の質問です。

授業で電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力より、遠ざかる磁石を引きつける力の方が電位が高くなると習ったのですが、なぜそうなるのかよく分からないので分かりやすく教えて頂けないでしょうか。宜しくお願いしますm(._.)m

Aベストアンサー

どういうことを指しているのか、ちょっと分かりづらい質問文ですね。

>電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力
>遠ざかる磁石を引きつける力の方が電位が高くなる

「力」のことを言っているのか、「電位」のことをいっているのか、意味がよく分かりません。

電磁誘導では
(1)コイルに磁石を近づける
  ↓
(2)コイルに電流が発生する(電磁誘導)
  ↓
(3)流れる電流により「磁場」が発生する。その方向は「コイルに近づけた磁石の磁場変化をうちける方向」です。(レンツの法則)
  ↓
(4)その「電流により発生した力」により、磁石の動きを妨げる方向に「力」が働く。(レンツの法則による「近づいちゃいやよ、離れちゃいやよ」現象)

つまり、(2)の電流(もしくは起電力=電位)のことを言っているのか、(4)の力のことを言っているのか、ということです。一連の現象なのので、「電流(電位)」と「力」の「大きさ」は比例します。

↓ 参考サイト。「電磁誘導」
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/dennji/dennji.html
↓ 参考サイト。「レンツの法則
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/dennji/renntu.html」


 授業で習ったと思いますが、(2)の「電流」の大きさと、その結果の(4)の力の大きさは、どちらも(1)のときに「単位時間にどれだけの磁束を横切るか=磁束を横切る速さ」に比例します。
 この「磁束の横切り方」が、(1)で磁石が「近づくとき」と「離れるとき」で同じであれば、「電流の大きさ」も「力の大きさ」も同じになります。
 もし違いがあるなら、(1)で磁石が「近づくとき」と「離れるとき」で「磁束の横切り方が違う」ということなのですが、これは「コイルと磁石の形状や近づけ・遠ざけ方」によるので、一概にそうだとは言えません。


質問を見て思ったのですが、授業で習ったのは

「磁石が近づいてくるときと、遠ざかるときとでは、電位(電流)の方向が逆になる」
(例えば、近づけるときに「高い電位(プラスの電位)」になった側が、遠ざけるときには「低い電位(マイナスの電位)」になるということ。電流の場合には、「高い電位(プラスの電位)→低い電位(マイナスの電位)」に流れる)

ということではありませんか?

 上に書いたように、電位(電流)や力の大きさは「単位時間にどれだけの磁束を横切るか=磁束を横切る速さ」の比例しますので、「増える」ときは「プラス」、「減る」ときには「マイナス」の本数になります。
 ということで、上に書いたように「磁束」を「増える」方向に横切るか(近づくとき)、「減る」方向に横切るか(離れるとき)で、発生する電位(電流)の方向、力の方向が「逆向き」になります。一方で「電位が高くなった側(プラス)」は、他方で「電位の低い側(マイナス)」になります。

 授業で教わったのは、そういう意味ではありませんか?

どういうことを指しているのか、ちょっと分かりづらい質問文ですね。

>電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力
>遠ざかる磁石を引きつける力の方が電位が高くなる

「力」のことを言っているのか、「電位」のことをいっているのか、意味がよく分かりません。

電磁誘導では
(1)コイルに磁石を近づける
  ↓
(2)コイルに電流が発生する(電磁誘導)
  ↓
(3)流れる電流により「磁場」が発生する。その方向は「コイルに近づけた磁石の磁場変化をうちける方向」です。(レンツの法則)
  ↓
(4)そ...続きを読む

Q不確定性原理の解説に測定限界という概念が必ず出てくる理由を教えてください。

不確定性原理の解説を読むとほとんど測定対象に光子をぶつける例えがでてきます。 しかし本来の不確定性原理とは、ハイゼンベルクが1927年に導出したxΔP≧h/2の解釈であり、量子の「存在位置Δx」を精細に特定すると運動量ΔPの分布範囲が広くなり、逆に「運動量ΔP」を精細に特定すると量子の位置Δxの存在分布が広くなるという(上記数式に関する素直過ぎる)解釈のはずです。 ここには(測定のために光子をぶつけるといった)測定概念など存在しません。 ほとんどの解説書に上記「測定限界」の概念がでてくるのは、ハイゼンベルクが不確定性原理(解釈)についてパウリに送った書簡、その後彼がボーアをはじめとするコペンハーゲン重鎮に対する説明が元になっていると想像できます。
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疑問3:こんな「確率解釈」しなければならない奇妙な状況におかれたら、普通ならば理論の前提(ドブロイ)を疑うのが当然でしょう? 1927年当時、左記解釈を裏付けるような実験的検証があったという話を知りません(有名な「二重スリット実験」は1961年です)。 実験的な裏づけが皆無な状況で、こんな奇天烈な解釈がまかり通るようになったのはどうしてなのでしょうか?
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量子論に関する歴史を中心に片っ端から調査したのですが、いまだ納得できません。 上記疑問には、当方理解不足、誤解があると思われます。 ご専門の方、是非ご指摘とご指導をお願いいたします。

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Aベストアンサー

まず、観測にかけるという事抜きには不確定性を述べることはできません。
もちろん、不確定性原理は観測とは関係ない理論的な所から出てくるわけですが、
実際に観測するからこそ、重要な内容を含んでいると言うことですね(^^)
だからこそ、ハイゼンベルクは実際の観測を想定して、理論の正当性を述べる必要があったと言うことです。
「光子をぶつければ測定対象の位置がずれるのは当たり前」とありますが、
これは、位置が決まっていると考えていますよ。
もちろん量子論に従って、光子もぶつける対象(粒子など)も波動性をもっており、実験前に位置を確定させることはできません。
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あとは、有名な話でもありますし、ハイゼンベルクがここから運動量の不確定性をどう考えて、
どのように自分の理論の正当性を述べたかを振り返ってみてはいかがでしょうか(^^)

参考になれば幸いです(^^v)

Q【物理学と数学と天文学】地球は楕円形の形をしているので赤道にあるハワイのお米1kgを北極に近いスウェ

【物理学と数学と天文学】地球は楕円形の形をしているので赤道にあるハワイのお米1kgを北極に近いスウェーデンやノルウェーに持っていくとハワイで1kgだったお米は重くなって何kgになるのか教えてください。


世の中は軽さ至上主義なのは赤道に近い国がたまたま先進国になったので自分たちが有利なように軽い方が高技術だと植えつけて赤道から離れている国はどう頑張っても先進国で計ると重くなるので最先端技術では勝てないし、

農作物を輸出するときも重量計算を発展途上国の人に植え付けたので発展途上国から1kgの米を先進国に輸出すると先進国側に着いたときには重さが重くなっている。この利ざやが大きい。

だから先進国はボトル売りで買わずにタンク買いして先進国側でボトル詰めすると量が増えて売れる。

発展途上国は質量計算で売ればいいのに先進国は有利なように重量を発展途上国の人に教えて差を搾取し続けている。

これはどれくらいの差になるのか知りたいので赤道と北極での重量の差を教えてください。

Aベストアンサー

楕円形だからでは無く、球体が自転しているから。

赤道は24時間に1周=4万km動くから時速2000km弱。
北極点のすぐそばは、時速数m。

この違いが遠心力の違いになる。
赤道の方が、重力が遠心力で相殺される大きさが大きい。

地球の中心からの距離を調べて、速度から向心化速度を求めて計算する。

Q解ける方求む!自然指数関数問題!

下記の自然指数関数問題がどうしても解けません。お助けいただければ幸いです。

【問題】
I国の経済は、一定率5%/yearで連続的に成長している。t年後には、今の何倍のGDPになるか。またその、20年後には、今の何倍のGDPになるか。e≒2.71を用いて計算して下さい。

Aベストアンサー

問題文は、本当に「また、その20年後には、今の何倍のGDPになるか」ではなく、「20年後には今の何倍のGDPになるか」ではありませんか?

「20年後には今の何倍のGDPになるか」ということであれば
  N(t) = N0*e^(0.05t)
で、t=20 (年)とすれば
  0.05t = 0.05*20 = 1
ですから
  N(20) = N0*e ≒ 2.71*N0
です。つまり、20年後には「2.71倍」ということです。

Q燃料電池の問題で 反応に使われる水素と酸素の標準状態における体積は等しい。 と見たのですが何故ですか

燃料電池の問題で
反応に使われる水素と酸素の標準状態における体積は等しい。
と見たのですが何故ですか?

Aベストアンサー

結局出来上がるのは水(H2O)です。
生成物中の原子数比で「2:1」
水素も酸素も分子を作るためには2原子必要です。
分子数比でも「2:1」になるのは自明です。
よって、
>反応に使われる水素と酸素の標準状態における体積は等しい。
は間違いであるとわかります。
正誤問題(「間違っている部分を修正せよ」的な)ですか?

※知っていると思いますので、詳細な化学反応式は書いていません。


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