レールとジェットコースターとの間には摩擦はまったくないと仮定しよう。また、実際の遊園地ではジェットコースターはレールから決して離れないように安全設計されているであろうが、ここでは、ジェットコースターがレールから受ける垂直効力を失うと軌道から外れて落下してしまう、と仮定する。 また、中央部の円は実際は一番下のB地点で少しずれなければ通れないから、完全な円軌道ではないのだが、これも無視し、ジェットコースターが進行方向に対して左右方向に軌道をずれて脱落することもないとする。 |
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小物体が台から受ける垂直抗力をN1、台が床から受ける垂直抗力をN2、台と小物体の間に作用する動摩擦力をf、
水平面上にいる観測者から見た、台の運動について考える。
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水平面上にいる観測者からみた、小物体の運動を考えようとしても、加速度の方向がわからない。 そこで観測者を台上に移し、「慣性力」をもち込む。 | |
台上の観測者からみた、小物体の運動。
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ばねの先端に質量 m kg のおもりを取り付けて静かに手を放せば、おもりはある地点で静止する。この状態からさらにx軸方向におもりを引いてばねを引き伸ばし、 x = l 地点で手を放せば、おもりは運動を始めるだろう。
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ここに、n[mol]の理想気体分子を封入し、以下のように状態を変化させる。
この過程は、熱を仕事に変換させる「熱機関」と考えることができる。これについて以下の問に答えよ。
U | Q | W | |
A-B | | ||
B-C | | ||
C-A | |
e= | 「熱機関」が外部になした正味の仕事 |
「熱機関」が外部から受け取った熱 |
U | Q | W | |
A→B | 温度上昇(+) | 吸熱(+) | 0 |
B→C | 温度下降(-) | 0 | 膨張(-) |
C→A | 温度下降(-) | 放熱(--) | 圧縮(+) |
A,B,C各状態での状態方程式から、
e= | 「熱機関」が外部になした正味の仕事 |
「熱機関」が外部から受け取った熱 |