GnitGnit
コンテスト過去問ユーザーブログ

© 2026 Gnit. All rights reserved.

利用規約プライバシーポリシー第三者ソフトウェア問題を投稿するお問い合わせ公式X
コンテスト/Gnit Weekly Challenge Beginner 006 (GWCB006)/第6問 回転するシリンダー内の気体の圧力分布と中心の圧力
第6問

回転するシリンダー内の気体の圧力分布と中心の圧力

終了
880 ptsLv.8 中級熱
2026/09/02 21:00〜2026/09/02 21:30
作成者:admin02

問題文

大気中において、長さ LLL、断面積 SSS の細い円筒形のシリンダーが、水平面内で一方の端(回転軸)を中心に、一定の角速度 ω\omegaω でなめらかに回転している。シリンダーの回転軸側の端は閉じられており、もう一方の端は開いて大気に開放されている。シリンダー内には、質量 mmm の気体分子からなる理想気体が閉じ込められている。

系の温度は常に一定の値 TTT に保たれており、重力の影響および分子間の相互作用は無視できるものとする。また、気体分子はシリンダーの回転に伴ってシリンダーとともに同じ角速度で回転しており、シリンダーの半径方向(長手方向)の運動のみを考える。

大気圧を P0P_0P0​、ボルツマン定数を kBk_{\text{B}}kB​ とする。回転軸があるシリンダーの閉じた端(位置 x=0x = 0x=0 )における気体の圧力 P(0)P(0)P(0) は、大気圧 P0P_0P0​ を用いて P(0)=P0e−AP(0) = P_0 e^{-A}P(0)=P0​e−A ( eee は自然対数の底)と表される。このとき、無次元の係数 AAA の値を求めよ。

制約

  • P0=1.00×105 PaP_0 = 1.00 \times 10^{5} \text{ Pa}P0​=1.00×105 Pa
  • m=2.07×10−25 kgm = 2.07 \times 10^{-25} \text{ kg}m=2.07×10−25 kg
  • ω=5.00×102 rad/s\omega = 5.00 \times 10^{2} \text{ rad/s}ω=5.00×102 rad/s
  • L=2.00×10−1 mL = 2.00 \times 10^{-1} \text{ m}L=2.00×10−1 m
  • kB=1.38×10−23 J/Kk_{\text{B}} = 1.38 \times 10^{-23} \text{ J/K}kB​=1.38×10−23 J/K
  • T=3.00×102 KT = 3.00 \times 10^{2} \text{ K}T=3.00×102 K

入力形式

係数 AAA を既約分数 pq\dfrac{p}{q}qp​ ( p,qp, qp,q は互いに素な自然数)で表したとき、分子と分母の和 p+qp + qp+q の値を入力せよ。

解答を提出

解答するにはログインが必要です

ログイン

電卓

0
スコアボードを見る
123456
解説ブログを読む