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コンテスト/Gnit Sunday Open 001 (GSO001)/第11問 コンデンサーが接続された平行レール上を滑る導体棒
第11問

コンデンサーが接続された平行レール上を滑る導体棒

終了
300 ptsLv.6 中級電磁気
2026/03/08 19:30〜2026/03/08 21:00
作成者:admin

問題文(再掲)

水平で平行な2本の十分に長いなめらかな金属レールが、間隔 LLL で固定されている。レールの片端には電気容量 CCC の充電されていないコンデンサーが接続されている。このレール上に、質量 mmm 、電気抵抗 RRR の導体棒をレールに対して垂直に置く。レールの電気抵抗は無視できるものとする。空間全体には、鉛直下向きに磁束密度 BBB の一様な磁場が存在している。

時刻 ttt において、導体棒にレールに平行な方向へ初速度 v0v_0v0​ を与えた。導体棒はレールに対して常に垂直を保ちながら運動し、十分に時間が経過したのち、やがて一定の速さ vfv_fvf​ に達した。 導体棒の最終的な速さ vfv_fvf​ を求めよ。

(座標系:レールの方向を xxx 軸とし、初速度 v0v_0v0​ の方向を正とする。鉛直上向きを zzz 軸正とする。回路を上から見たときの反時計回りの電流を正の向きとする。)

制約

  • L=0.50 mL = 0.50 \text{ m}L=0.50 m
  • C=2.0×10−3 FC = 2.0 \times 10^{-3} \text{ F}C=2.0×10−3 F
  • m=1.2×10−2 kgm = 1.2 \times 10^{-2} \text{ kg}m=1.2×10−2 kg
  • R=0.10 ΩR = 0.10 \text{ } \OmegaR=0.10 Ω
  • B=2.0 TB = 2.0 \text{ T}B=2.0 T
  • v0=10 m/sv_0 = 10 \text{ m/s}v0​=10 m/s

入力形式

最終的な速さ vfv_fvf​ は既約分数 pq (m/s)\frac{p}{q} \text{ (m/s)}qp​ (m/s) で表される。p+qp + qp+q の値を求めよ。

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