最終回！今年の東大物理の電磁気学を解く！第２問Ⅳ(3)(4)

X

東大の電磁気学に挑戦！

今日で東大物理シリーズは最後です。前回はこちらを御覧ください。
後半の問題になり、かなりむずかしくなってきました。

問題文で与えられた条件を使って考えていくという問題です。

問題は、こちらの代々木ゼミナールのサイトを御覧ください。

第２問の電気自学をやっています。今までの「解いてみよう！東大物理」はこちらからどうぞ。

第２問　Ⅰ(1)(2)　Ⅱ・Ⅲ　Ⅳ(1)(2)　(3)(4)　東大物理に戻る

解答・解説

Ⅳ　(3)

v_Nとv₁を比べたいでの、式Eを棒１から棒Nまでの加速度を足していくと左辺は、

　同様に考えると右辺は

　となります。まとめると、

　となります。「一般的に加速度aおよび速度vをもつ物体の運動はa=−Kvを満たすとき、ｖは時間の経過とともに０に近づく」ということから、v_N−v₁は０に近づく、つまりv_Nとv₁の速さは同じ値に近づいてくことがわかります。また加速度についても同様で右辺が０に近づいていけば、加速度a_nとa₁の大きさも同じ値に近づいていきます。

さらにすべての番号の棒がある一定の速度に近づいていくと、式Cからすべての加速度はgsinθになっていくということが考えられますね。

これらのことから、v₁とv_Nが時間とともに、ある一定の加速度（v-tグラフでは傾きをもつ）に近づいていくグラフ、「ア」のグラフを選ぶことができます。