物理

37問 • 1年前

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少ないエネルギーで探査機の運用が可能になった2つの技術 (　　　):運行する惑星の進行方向に対して後方を通過することで，惑星の万有引力を利用して探査機を加速させる技術 (　　　):電荷を持ったイオンを電界で加速して放出し、その反動で本体を加速させる技術。加速度は小さいが、放出に必要なエネルギー自体は太陽光で発電した電気で補えるため。長時間にわたる加速が可能

スイングバイ, イオンエンジン

リュウグウに着陸して、生命誕生の謎に迫る物質を地球へ持ち帰ることが目的であり、リュウグウの表面の岩石は風化が進んでいたため、人工的に衝突を起こし、クレーターを作ることで表面の岩石を吹き飛ばした。このようにして岩石の採取に2度成功し、2020年末に帰還を果たした小惑星探査機は

はやぶさ2

現在，太陽系を探査する様々な宇宙機が打ち上げられている。その中で地球から最も遠く離れた位置にいるのが(　　　)である。 (　　　)という技術を用いて効果的にエネルギーを得て進んでいる

ボイジャー1号, スイングバイ

ひもの先につけたおもりの(　　　)や、ばねにつるされたおもりの振動のように、(　　　)で同じ動きを繰り返す運動は多く見られる。また、このような運動の特徴を利用したものが、私たちの身の回りにはたくさんある。

回転運動, 一定の時間

物体が一定の速さで円周上を動くとき、この運動を(　　　)という。

等速円運動

円運動をする物体が、単位(　　　)あたりに回転する角度を(　　　)という。

時間, 角速度

円の弧に対する中心角は、その弧の長さに比例する。この関係を用いて、半径r(m)に対する弧の長さs［m］の(　　　)の値で中心角を表す方法を(　　　)という

比, 弧度法

等速円運動をする物体が、円周を1周するのに要する時間を(　　　)という

周期

物体が単位時間あたりに円周を回る回数を(　　　)という。

回転数

曲線運動をする物体の速度の方向は、物体の運動の軌跡を表す曲線に引いた接線の方向と一致する円運動をする物体の速度の向きは(　　　)方向を向く

円の接線方向

物体が半径rの円周上を角速度ωで等速円運動をする場合，速度の大きさ（速さ）は(　　　)で一定であるが、速度の向きが刻々と変わるので，(　　　)はたえず変化していることがわかる。

v＝rω, 速度ベクトル

等速円運動をする物体の速度はたえず変化しているので、物体には(　　　)が生じている。このとき、加速度の向きは常に(　　　)を向いている。この加速度を(　　　)という。

加速度, 円の中心, 向心加速度

等速円運動をする物体にはたらく力(　　　)は円の中心向きになり、この力を(　　　)という。

合力, 向心力

見かけの力を(　　　)という

慣性力

物体の運動方程式を立てるとき、静止，または等速直線運動をしている観測者の立場では、実際にはたらく力だけをもとに運動方程式を立てればよい。このような観測者の立場を(　　　)という。一方，加速度運動をしている観測者の立場では、実際にはたらく力のほかに慣性力も考慮して運動方程式を立てる必要がある。このような観測者の立場を(　　　)という。

慣性系, 非慣性系

物体とともに円運動をしている観測者から見たときに、円の中心から遠ざかる向きに物体にはたらく慣性力を(　　　)という。

遠心力

変位の時間的な変化を表すグラフが正弦曲線となるとき、その振動を(　　　)という。

単振動

物体を振動の中心に戻そうとする力を(　　　)という

復元力

復元力Fが物体にはたらくとき、その物体は(　　　)をする

単振動

単振動における振動の中心は(　　　)の位置である

釣り合い

単振動をする物体が1周期の中のどのような状態（変位や速度）であるかを角度で示したものを(　　　)という

位相

位相は、単振動に対応する等速円運動の回転角を表していて、t＝0で(　　　)という

初期位相

軽い糸の上端を固定し、下端に小さなおもりを取りつけ、鉛直面内でおもりを振動させたものを(　　　)という

単振り子

ギリシャ時代から中世まで、太陽や惑星、恒星などすべての天体は地球を中心に回転していると考える(　　　)が、じられていた。

天動説

16世紀半ばに、コペルニクスは、地球も含めたすべての惑星が太陽を中心とした円運動をしていると考える(　　　)を提唱し、惑星の複雑な運動を単純に説明しようとした。

地動説

(　　　) (　　　)・・・惑星は、太陽を1つの焦点とする楕円軌道上を運動する (　　　)・・・太陽と感星を結ぶ線分が、単位時間に描く面積（面積速度）は、それぞれの惑星について一定である (　　　)・・・窓星の公転周期の2乗と楕円の半長軸aの3乗に比例し、値はすべての惑星について同じ値である

ケプラーの法則, 第1法則, 第2法則, 第3法則

2つの物体の間にはたらく万有引力の大きさF[N]は、それらの質量m1[kg]とm2[kg]の積に比例し，距離r［m］の2乗に反比例する。これを(　　　)という

万有引力の法則

あらゆる2つの物体の間には、それらの質量と距離だけで定まる引力が、普遍的にはたらいていると考え、この力を(　　　)とよんだ。

万有引力

Gはすべての物体に共通する定数なので、(　　　)とよばれる。

万有引力定数

地上で物体にはたらく重力は、(　　　)と(　　　)の合力である。

万有引力, 遠心力

空気抵抗が無視できる場合に、山の頂上から水平方向に大砲の弾を発射（水平投射）することを考る。このとき、大砲の弾は発射の初速度が小さいと地面に落ちるが、初速度が大きいほど遠くに落ちる。初速度がある一定の大きさに達すると、弾は円運動を描き，地面に落下せずに地表すれすれを回り続けると考えられる。この速さを(　　　)といい、(　　　)である

第1宇宙速度, 約7.9km/s

地上から見ると常に同じ位置に静止して見える衛星を(　　　)といい，地球の(　　　)と一致した(　　　)で、赤道上空を(　　　)に(　　　)している。静止衛星の軌道の半径は衛星の質量によらずに同じであるため、現在は(　　　)個以上の静止衛星が国際的な調整のもとに運用されている。

静止衛星, 自転周期, 公転周期, 東回り, 等速円運動, 440

宇宙ステーションの中では、物体が宙に浮かぶ。このような現象を(　　　)という。

無重量状態

初速度が第1宇宙速度より大きくなると、物体は楕円軌道を描くようになる。さらに初速度が大きくなると、物体は地球の引力を受けながらも、無限に遠くへ飛んでいく。このときの最小の初速度の大きさを(　　　)という。第2宇宙速度は地球から脱出するための速さなので、(　　　)ともよばれ、(　　　)である。

第2宇宙速度, 脱出速度, 約11km/s

地球の表面より発射された物体が、地球と太陽の重力を振り切って太陽系外へと飛んでいくための最小の初速度の大きさを(　　　)といい、(　　　)である。

第3宇宙速度, 約17km/s

一般に重力は、緯度が高いほど(大きく or 小さく)極において(最大 or 最小)になり、赤道上において(最大 or 最小)になる

大きく, 最大, 最小

第1宇宙速度、第2宇宙速度、第3宇宙速度のそれぞれの速さを答えよ 1.7.1km/s 2.7.9km/s 3.11km/s 4.14km/s 5.17km/s 6.19km/s

2.7.9km/s, 3.11km/s, 5.17km/s

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