未来の得点力へ!高校物理 問題演習「ピストン内の気体の圧力と力のつり合い」【高校物理対応】

今回の問題

thermodynamicsall#23

【設-問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド

この問題のテーマは「ピストンにはたらく力のつり合いと気体の圧力」です。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。

  • 力のつり合い: ピストンが動き出す直前では、ピストンにはたらく力がつり合っています。
  • 圧力と力の関係: 圧力 \(p\) の気体が面積 \(S\) の面に及ぼす力は \(F=pS\) で与えられます。

基本的なアプローチは以下の通りです。

  1. ピストンがストッパーを離れる瞬間に着目し、ピストンとおもりを一体とみなして、それらにはたらく力をすべて考えます。
  2. 鉛直方向の力のつり合いの式を立て、未知の圧力 \(p_1\) を求めます。
MAKOTO METHOD

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共田 誠(まこと先生)

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共田 誠(まこと先生)

高校物理講師・プロ家庭教師 / 指導歴14年

上智大学理工学部物理学科卒。私立高校の非常勤講師として進学クラスから基礎クラスまで幅広く担当。大手家庭教師センター3社でプロ家庭教師を経験し、現在はオンライン専門で全国の高校生を個別指導中。

暗記物理の撲滅」を掲げ、生徒の思考のクセを診断・矯正するドクター型アプローチで指導。表面的なテクニックではなく、初見の問題に強い思考力を育てる。

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