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コンテスト/Gnit Weekly Challenge Advanced 004 (GWCA004)/第5問 電磁誘導による回路の応答と運動方程式の統合解析
第5問

電磁誘導による回路の応答と運動方程式の統合解析

終了
558 ptsLv.8 中級電磁気
2026/09/30 21:00〜2026/09/30 22:00
作成者:admin02

問題文

鉛直下向きに磁束密度の大きさ BBB の一様な磁場が存在する空間に、間隔 LLL の2本のアングルをもつ水平で滑らかな平行導体レールが固定されている。レールの左端は抵抗値 RRR の抵抗を介して接続されており、右端は開いている。

レール上に、質量 mmm、長さ LLL の導体棒をレールと垂直に渡して置く。導体棒とレールの電気抵抗、および回路の自己インダクタンスは無視できる。時刻 t=0t=0t=0 において、導体棒にレールと平行かつ右向きの初速度 v0v_0v0​ を与えたところ、導体棒は磁場から運動を妨げる向きに力を受けながら減速した。

導体棒が静止するまでの間に抵抗から発生する全ジュール熱を QQQ とし、導体棒が移動した全距離を xxx とする。

無次元比 Qmv02\frac{Q}{m v_0^2}mv02​Q​ を XXX とし、次元をもつ比 BLxmv0/R\frac{B L x}{m v_0 / R}mv0​/RBLx​ を YYY とする。

無次元比 XXX および量 YYY (単位:Ω⋅T⋅m/N=Ω⋅s/Wb\Omega\cdot\text{T}\cdot\text{m/N} = \Omega\cdot\text{s/Wb}Ω⋅T⋅m/N=Ω⋅s/Wb)をそれぞれ求め、X+YX + YX+Y の値を数値として計算し、既約分数 pq\frac{p}{q}qp​ (p,qp, qp,q は互いに素な自然数)で表すとき、p+qp+qp+q の値を求めよ。

制約

  • m=0.20 kgm = 0.20 \text{ kg}m=0.20 kg
  • L=0.50 mL = 0.50 \text{ m}L=0.50 m
  • B=0.80 TB = 0.80 \text{ T}B=0.80 T
  • R=2.0 ΩR = 2.0 \ \OmegaR=2.0 Ω
  • v0=3.0 m/sv_0 = 3.0 \text{ m/s}v0​=3.0 m/s

入力形式

和 X+YX + YX+Y を既約分数 pq\frac{p}{q}qp​ で表したときの分子と分母の和 p+qp+qp+q の自然数値。

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