高校物理質問スレpart34 [無断転載禁止]©2ch.net
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まずは>>1をよく読みましょう
・高校物理以外の質問はお断り
・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。
・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。
問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。
・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。
質問に対する返答には、何かしらの返答を。（荒らしはスルーでおながい）
・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。
問題の写し間違いに気をつけましょう。
問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。
■書き方
・数式の例 （ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に）
ベキ乗 x^2
平方根 √(a+b)
分数式 ((x+1)/(x+2))
三角関数 sin(θ)
・図
図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。
文字で書く場合は、ずれに注意してください。
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前スレ
高校物理質問スレpart33 [無断転載禁止]©2ch.net
http://rio2016.2ch.net/test/read.cgi/sci/1484711750/ >>826
先ほどは、外部との接触、と書きましたが、正確には最初から言ってる様に、外部から力積が与えられるかどうか、が焦点になります
今回は各導体棒は磁場=外部からそれぞれ反対の力を受けますね？
各導体棒に流れる電流は逆向きですから
ということは、2つの導体棒が外部から受ける力積は0なのです
ですから、運動量保存則は成立することになります >>827
自演じゃないですよ(笑)
自分が質問者を馬鹿にすることしかできないからって、そういう風に思い込むのはどうかと思いますよ >>812で完全に解決してるのに理解を放棄して
間違ったレスで納得してるんだから処置なし >>830
高校物理のスレでなに言ってんですかねw >>832
高校物理がわからないので、教科書に載ってる一般論しか答えられません
って正直に言ったらどうなんですか？ >>828
納得しましたありがとうございました
>>830
空間並進対称性とはなんですか >>834
気にする必要ないですよー
大学で習いますからね そもそも速度に力が依存するんですから、保存される一般化運動量が運動量に一致するかどうかなんて自明じゃなくないですか？ ベクトルポテンシャルが並進対称性を破るが
今の場合回路を貫く磁束で書き直せば回復する
もちろんゲージ不変 よくわかりませんけど、導体棒の長さを変えたら実際運動量保存破れますよね？
力が異なりますから >>839
質問したものですが、 そうなんですか！？ >>840
回路を貫く磁束が空間並進で変わる状況を考えるならそうなる >>841
磁束はどこでも一定であるという設定です（そういうことでなかったらすみません） >>840
F=IBL
ですよね
Lが2つの導体棒の間で異なれば、Iが同じでも力は違うというわけです >>844
レールがハの字になっているということですか？
平行だったとしても、すいませんレールから出た部分の誘導起電力の求め方がわかりません >>845
あまり深く考えてませんでした
そうですね、レールは一定だけど短い導体棒の端っこにはプラスチックの棒で長さを補ってるとしましょう
導体棒の端っこ同士は質量の無視できる導線で接続されてるとしましょう
とても軽いので、導線に働く力は無視できるというわけです
こうすればちゃんと場面を設定できてると思います
高校の範囲で求めるのが難しくなるでしょうね、多分
あんまり考えてませんけど >>846
端っこ同士ではなく、短い導体棒とレールですかね >>846
なんか力は無視できない気がしてきました
ハの字にしないといけないんですかねやっぱり 保存則が成り立つかどうかなんて、どの系で見るかによってちがう。
全てをみればエネルギーも運動量もなんでも保存されてらぁな 全てとはなんですか？ 全てを見ることはできるのですか？ 【ローレンツ力についての質問です】
磁場の中で電流を流したら力が発生するのは分かるのですが、
同じ電荷を持つ原子核には力がかからず、電流である電子にだけ力がかかるのは
おかしくありませんか？ >>850
この問題>>825では二本の導体棒で運動量保存則は成立しますか？ >>853
動かないけれど力はかかるでしょ。そうしたら金属結晶に力は働いて
金属棒自体は動くでしょう。 >>855
↑バカはコピペだけで式さえまともに読めないから
>>853 のレスもまともに読解できないで可笑しな屁理屈をこねる。 >>856
>>855では、10/100点でしょう。試験の解答としては合格点ではないですね >>856
失礼、リンクミス。
>>853では、10/100点でしょう。試験の解答としては合格点ではないですね >>852
確かに同じ電磁場が原子核と電子に作用しているとすれば、電荷の数は同じなので
反対向きの力がかかって全体の合力はゼロとなるはずですが、静止している原子核と
動いている電子とではそれぞれの電場が違ってみえます。相対論的効果ですね。 >>859
違う慣性系同士で電場を比べる意味なんてねーよ >>861
電子には相対論的に電場からの力がかかっている。原子核には電場がない。
両方の合力が導線にかかる力だろ。 >>862
電子には相対論的に電場からの力がかかっている。原子核には電場がない。
両方の合力が導線にかかる力だろ。 >>865
単なるリンクミスだろ。
>>864
基本的にそういうこと。1つ1つの粒子を問題にするのは難しいけれど、運動しない
プラスの電荷と運動するマイナスの電荷があった場合、片方が相対論的効果で
電磁場から力を受け片方が受けない場合に、導体全体の合力はゼロにならず、
導体が動き始めるのがモーターの微視的原理。 >>864
日本語がまともに通じないようだから導体棒の話だと思って進めるが
ローレンツ力（電場からの力を含めた表式）を考えるときに、電子の静止系に移ると電磁場が変わって電場成分が現れるからどうなるといったことは考える必要がない まあいつもの奴だろうしこれ以上無駄な議論をするつもりはないが >>867
考える必要はないのではなく、考えたことがなかった、だろ？
例えば、陰極線の横に磁石を置くと磁場とは垂直の方向に陰極線が曲がる。
電子は基本磁場には反応しないのに、動いている電子は運動と磁場に垂直な
方向に曲がる。これは運動している電子の慣性系では、運動と磁場に垂直な
方向に電場があるからだよ。
マクロな外の慣性系から見ている人には、電流にローレンツ力が働いたで良いが。 物質中のローレンツ力が「相対論効果」とかバカがシッタカしても相対論で正ホール効果が説明できない。
バカの一つ覚えはスルー。 >>870
物質中の電磁場というのは、ミクロに見ると真空中に複数の粒子が
ある状況と同義であることに気が付かないとダメだな。 正ホール効果に相対論を持ち出す必要は無い
いわゆる牛刀 >>872
必要ないのではなく、考えたことがなかった、だろ？ 原子核は電子から見たら動いていますからローレンツ力を受けます
ローレンツ変換によって生じた電場とローレンツ力が釣り合っているため、原子核に働く力は0です
電子の場合は、電子から見たら静止していますから、ローレンツ変換によって生じた電場だけがかかるわけです バカがかじった「相対論」とかで電子などのミクロ現象は説明できない。
ローレンツ力は電磁気学で十分だがバカにはそれもわからない。 >>875
どこまでが真空や基本の構造として無視できるかだよ。
その下の構造である、
導体中の電子と原子核、どっちに働いている力がローレンツ力
なんですか？
という質問になると、動いている電子ですねという話になる。
どうして同じ磁場なのに電子と原子核で働く力が違うのどうして
ですか？
動いている電子には電場がかかっているからです、となる。
バカでも何でもない。 >>876
頭が固い奴。
電子のミクロ現象でも粒子性が担保されるレベルでは相対論だけの
適用が可能。導体中の電子は素電荷、移動速度が定義できる。 >>877
電子から見たら原子核にも電場働きますよね
それなのに力が釣り合うのは、電子から見たら原子核は動いているので、原子核にはローレンツ力が働いて、ローレンツ力と電場から受ける力が釣り合うからです バカには物質中の電子がどう動いてるか判るらしい。
物理学者は判らないと答える 高校生はバカにならないように電荷と「電子」の区別をはっきりしよう。 初等教育の刷り込み弊害の一例だな
速度の加算式の刷り込みで特殊相対論が間違いだと思い
電流＝電子の刷り込みで電磁気学の基本法則が間違いだと思う。 >>879
電子の慣性系から見れば、原子核は逆向きに動いていて電流として存在する。
それと相対論的に見える電場が釣り合っているという話はOK。
何もかも否定して分からないと言い出すより、その方が見通しがいい。 つまり、相対論使ってもローレンツ力を除去することはできなかったというわけですね 電磁気学では物質中を（定速で）移動してるのは電荷であって電子ではない
当然、観測座標で正負どちらの電荷が移動してるのかは変わるが電磁気学の法則は変わらない。 >>885
荷電粒子の動きを導体内の電流とするマックスウェル方程式ならここまで
だろうね。でも原子核の位置を磁場に対して固定している力は結局
手の力でしかない。位置の変化に対して無限に働く力が原子核に作用
していないとこの話は成り立たない。 マックスウェル方程式とローレンツ力って関係あるんですか？ >>888
特殊相対論とワンセットだね。マックスウェル方程式は正しいが特殊相対論と
ワンセットじゃないと正しくない。秒速数cmでも特殊相対論を認めないと理論は
破綻するね。 ローレンツ力は場が物体に与える力、物体が電磁ボテンシャルの変化を起こせば
働かない。原子核と磁場を与える磁石が固定されていたら、手の力が働き原子核が
ローレンツ力を持つような錯覚を生じる。 >>891
荒らしに言われたくないな（笑）
12時間連続で書き込むわけでもないし、何が荒らしなんだ？？ 高校生諸君は自説妄想と数学の実験裏付けがある物理学の区別を理解しよう。 導体が力で運動しないというのは、
電磁場⇄原子核 手の力
電磁場⇄電子 相対論的な電磁場
でしかない。原子核と電磁場は固定されていると考えるべきだね。 >>894
はぁ？土日に数個の書き込みがあったら荒らしなの？ 1日12時間も連続書き込みする人が
いう話じゃないな。自分以外はバカと書き込む奴がいるんだよね（笑） >>896
知らないんならいいやｗ
望み通り黙っとくよ 高校生にローレンツ力を説明するときに、
電子の平均速度、密度、長さ、素電荷で説明するのがなぜ悪いかねぇ？
こんなに噛みつかれるとは思わなかったよ。 ＞【ローレンツ力についての質問です】
＞磁場の中で電流を流したら力が発生するのは分かるのですが、
＞同じ電荷を持つ原子核には力がかからず、電流である電子にだけ力がかかるのは
＞おかしくありませんか？
ふむ。
むしろ、結果的に原子核に力がかかるから導体に力が発現する。
結果的にだぞ。
まず、ローレンツ力は移動する電子にかかる。
そのために電荷分布に偏りが発生し、それによる電界とローレンツ力が釣り合うところで
偏りは止まる。
この偏りをイメージすればよい。それは、電荷分布のズレである。
電子全体と陽子全体が均等に重なり合っていればそこには何の力も働かないが
電子群がローレンツ力によって全体的にズレるとどうなるか。
例えば同心円がズレるイメージだよ。円柱導体の円断面で考えるとする。
電子群の円断面と陽子群の円断面がローレンツ力によりズレれば、どこまでもズレるのではなく
クーロン力により同心円に戻ろうとする力といずれ均衡するだろ？
もちろん、ローレンツ力が強ければズレは大きくなる。
電子群と陽子群はゴムのような力で常に同心円に戻ろうとするわけだ。ゴムはクーロン力だぞ。
つまり、電子群はローレンツ力でひっぱられてズレて、陽子群はそのズレで発生するクーロン力で
ひっぱられるという仕組みなんだよ。
実際に導体に働く力として感じるのは後者による。
ローレンツ力を直接感じるのではなく、それを経由したクーロン力を感じるってことだ。
導体本体は陽子群であり、それに働くクーロン力を力として感じるのだ。
わあーったか？
くっくっく >>903
ちょっとした物理の質問スレを見てくれ
現スレより前スレな
君が悪いわけでも考え方が悪いわけでもない >>910 >>911
ああ、こういう底辺粘着がいるのね。 ＞磁場中を導体棒二本が運動する問題を解いていて思ったのですが、エネルギー保存則が成り立ってい
＞ない場合でも運動量保存則はなぜ成り立つのですか？
＞詳しい解説ありがとうございます、もう少し話がしたいです。
＞間隔dの導体レール2本の上に質量Ｍで抵抗Rの導体棒が2本がおいてあり一様な磁場が全体にかかっ
＞ている。
＞この時、導体棒に、もう一方と離れる向きに速さv与えると、やがて2本の導体棒の速さは一定となった。
＞この時速さが一定になるまでに回路で消費されたエネルギーQはいくらか？
＞という問題なのですが
ふんふん。
「運動量保存則」は「作用反作用の法則」を変形したものだからだよ。つまり
「運動量保存則」＝「作用反作用の法則」ってことを理解できてないのだな、大半の人間がだ。
この問題の場合、２つの動く導体棒には作用反作用の法則が成り立たねばならない。
ニュートン力学が正しいとすればだ。すると運動の第3法則（作用反作用の法則）より
F1+F2=0
そして運動の第２法則より上記は
mdv1/dt+mdv2/dt=0
よっていかなる瞬間もdv1+dv2=0であり、この積分は∫dv1+∫dv2=0だから
v1'-v1 + v2'-v2=0、ゆえに
v1'+v2'=v1+v2となる。
質量が同じだからmが消えたが、異なるなら残って普通の形の運動量保存則になる。
質量が異なる導体棒が３つも４つもいくらあっても上の関係式は同じように簡単に立てられるだろ？
つまり、Σmivi'=Σmiviの形になるわけ。これが運動量保存則なんだよ。
作用反作用の法則を積分して右辺と左辺に分けただけってことだ。
ちなみに、動かない２本のレールと動く１本の導体棒の関係だが、
２つのレールには反対方向の電流が流れるからそれから１本の導体棒が受ける力の和は
ゼロであり、２本のレールは存在しないのと同じなので運動量保存則に関与しない。
残り１本のあとから追いかけてくる導体棒についても当然同じだ。
要はな、
運動用保存則がいったいどこから出てきてるのか本当に理解できている人間は
理系でも圧倒的に少ないってこった。
くっくっく
で、ここから本題に入る。
この問題、どうせ「エネルギー保存則（系全体）」と「運動量保存則」を使って解いてるんだろ？
・回路電流で消費されたエネルギー ＝ 導体棒の運動エネルギー減少量
・２本の導体棒の運動量保存則
まあ、時間が経つにつれ２本の導体棒の速度差はどんどんなくなっていき
起電力も等しくなって電流は流れなくなりローレンツ力による減速・加速もなくなるから
時間無限大で２本は同じ速度になる。
Mv'+Mv'=Mv、よって速度は半分になる。
あとはこれから運動エネルギー減少量を計算すると
1/2Mv^2-{1/2Mv'^2+1/2Mv'^2}=1/4Mv^2だな。
しかしな、これなんか騙された気しかせんだろ、おい？
エネルギー保存則やら運動量保存則やら、こんなもんで解くのは邪道だからな。
こ奴らは、あくまでいかなる場合でも正しいと検証される側であって、そこから
何かを求めるべきではないからだ。常に検証される側にあるものを使って
けむに巻いたようなこ奴らを使うのは、「物理学における敗北者」だと心得よ。
エネルギー保存則と運動量保存則を常にクチにするヤツは、知能がかなり低いと言ってよい。
それを使わない正当な解法を知らないからだ。
文系のアホと変わらん。理系ならクチにすんな。
次にワシがこ奴らを使わない正当な解法の概要を書いてやる。
くっくっく 面倒だから概要というか要点だけ書く。
あとは自分でやってみろ。レールの間隔は微分のdと紛らわしいのでDと書く。
・ローレンツ力 F1=iDB、F2=iDB （ちゃんと作用反作用の関係になってるだろ？）
・起電力 e1=v1BD、e2=v2BD （向きは対向するよな？）
・電流 i=(e1-e2)/2R
・速度 v1=v-∫a1dt=v-∫F1/Mdt （ローレンツ力により減速するよな？、左手を使うようでは素人だぞ）
・速度v2=∫a2dt=∫F2/Mdt （ローレンツ力により加速するよな？、同じだ）
以上を代入して連立させるとv1、v2、iの連立積分方程式を得る。
v1とv2を時間で微分してiに代入するとiの1階微分方程式となり、
これは簡単な指数関数の微分方程式なのでi=Aexp(-αt)が解析的に得られる。
あとは初期条件であるが、初期電流は1本の導体棒の最初の起電力を２つの抵抗で割った値
i(o)=vBD/2R
からiの定数部分は決まる。
回路で消費されたエネルギーは抵抗が２つなので
2∫i^2Rdt（tは0から無限大）
であり、これも指数関数だから簡単に答えが得られる。
以上が正当な解法であり、もちろん運動エネルギー減少量と運動量保存則から計算したものと一致する。
だからな、まずはこのやり方で計算して
それから運動エネルギーやらを使ったものと一致するか両方やってみろってことだ。
大事なことだからもう一度言っておく。
エネルギー保存則やら運動量保存則やらに頼っているようでは
その辺の文系バカと何ら変わらん。
相対論や量子論や素粒子論や宇宙論をやってる連中は
ほとんどがこれ。知能がかなり低いから4大妄想理論を信じてるわけだ。
ダークエネルギーやら真空のエネルギーやら反物質やら対消滅やら、とっとと氏ねアホザルどもが。
わあーーーーーったか？
くっくっく 数式振り回すより、運動量保存とエネルギー保存から簡単にわかるならそっちの方が良いんだけどな
ま、前者の方が賢そうに見えるから勘違いするのも仕方ないが ＞レールがハの字になっているということですか？
＞平行だったとしても、すいませんレールから出た部分の誘導起電力の求め方がわかりません
な？
運動量保存則なんかで解こうとすると、まずそれが成立するのかどうか考えなければならんだろ？
だから馬鹿げてんだよ、エネルギー保存則やら運動量保存則ってのは。
ワシが書いてやったような正当なやり方ならそんなこと考える必要もない。
ハの字の場合は、作用反作用の法則を２つの導体棒だけで考えることが間違ってんだよ。
磁場源に対する2本の導体棒による力がキャンセルされないから
磁場源を仲介とする作用反作用の法則が成り立たないからだ。
つまり、問題の場合は磁場源が仲介役となって2本の導体棒に作用反作用の法則が成り立つ。
しかしハの字の場合には磁場源に力が働いてしまうので仲介役にはならない。
よってハの字の場合には運動量保存則など使えないのだ。
では磁場源を含めれば運動量は保存されるかというとそうでもない。
磁場源が固定されていればそのための外力が存在するので運動量保存則は成り立たないからだ。
これは壁にボールをぶつけた場合を考えれば分かるよな？
壁が固定されていればボールは跳ね返ってくるが速度が反転するので
壁を含めても含めなくても運動量は保存されない。
磁場源はこの壁に相当する。レールも固定されていれば同じだな。
というわけで、
エネルギー保存則やら運動量保存則やらで解くのは邪道だって意味が分かるだろ？
そんなものが成り立つかどうか考えるなら、最初から正当なやり方で解けばいいってこった。
そんなものが成り立つかどうかを考えることが目的ではない。本末転倒とはこのことだな。
くっくっく
＞今回は各導体棒は磁場=外部からそれぞれ反対の力を受けますね？
＞各導体棒に流れる電流は逆向きですから
＞ということは、2つの導体棒が外部から受ける力積は0なのです
＞ですから、運動量保存則は成立することになります
これは芭idvi=認i(外)dt=0を意味しているが、こんな数学的な捉え方よりも
磁場源を介して作用反作用の法則が成り立っていると捉えるほうが圧倒的に物理学的なのである。
くっくっく レス数が900を超えています。1000を超えると表示できなくなるよ。
