• 締切済み

大学の生物物理系の質問です。

 大学の宿題プリント(内容は生物物理学)で微妙な部分があるので教えていただきたいです。分別遠心の話です。 問題本文(「←自分の解答」部分は自分で考えた解答です。) 沈降係数sは、分子の質量をm,溶媒の密度をρ,偏比容をv,摩擦係数をfとし、式を 表すと、    s = m(1-vρ) / f ←自分の解答 分子の質量mは分子量Mとアボガドロ数N(=6.02×10^23 )を用いると、m = M / N …(1) よって、sは、N、M, f, v を用いると   s = M(1-vρ) / Nf ←自分の解答 ρを1, vを0.75とすると、式は、   s = M / 4NF ←自分の解答 これより、 M=4sNF …(2) ←自分の解答 摩擦係数fは粘性抵抗η(= 0.01[ボアズ])、分子を球と仮定し、その半径をrとするとf = 6πηr で 与えられる。半径 r から、分子の体積をまず求める。 分子の体積を偏比容vで割ると質量mとなる。これを式で表すと、  m = 3/4πr^3 / v = 4πr^3 / 3v ←自分の解答 mを(1)式で置き換えると、 M / N = 4πr^3 / 3v これより、  r = (3MV / 4πN) ^1/3 ((3MV / 4πN)の3分の1乗) ←自分の解答 (ここまでの過程は大丈夫だと思いますが、ここから先の「自分の解答」が正しいかどうか見てほしいです。) この値を(2)式に代入すると  M = √ 0.10S^3 ×N^2 ×v (0.10S^3 ×N^2 ×v は√の中身) …(☆)     ↑自分の解答 or M = √1.02×10^5 × s^3 × N^2 × v × η  …(★)     (1.02×10^5 × s^3 × N^2 × v × η は√の中身)      ↑自分の解答 あるタンパク質について沈降係数を測ると、25(S)であった。この値からsは、  2.5×10^-12 [sec] ←自分の解答 となる。 これより、分子量は 6.5×10^5 (☆)式に代入した解答 ←自分の解答         or 6.6×10^7 (★)式に代入した解答 ←自分の解答  である。                               ↑END 大学の教授等に質問しても、全く教えてもらえませんでした。友だちも 正解である自信がないみたいです。なので、ここで質問をさせていただき ました。自分なりには一生懸命考えました。ですが自信がありません。 どなたか教えていただけないでしょうか。よろしくお願いします。  

みんなの回答

  • drmuraberg
  • ベストアンサー率71% (847/1183)
回答No.1

これでは回答が付かないでしょう。 まず、何が与えられて何を求めるのかをはっきりと書きましょう。 式変形の時は、常に統一をとり、小文字が急に大文字になったり、 定義されていない文字が出て来ない様に気をつけましょう。 数値を代入するのは、文字を使った式変形が終わってからにしましょう。 数値計算の際には、常に単位を考えましょう。 以上の点に注意して、再計算してください。

関連するQ&A

  • 高校物理、2つ質問

    新体系物理のいう問題集をといてます高2です。2つ質問があります。 1つ目 『なめらかな水平面上に質量それぞれm1,m2の2物体A,Bが相接して置いてある。いま、Aの端にFの力を水平方向でAからBの向きに加えるとき、物体の加速度の大きさa、および物体AがBを押す力の大きさRを求めよ』 という問題があります。 質問です。 なめらかな面上だから物体Aに力Fが加えられたならAからBに対する力もFになると思うんですがなぜ違うんでしょうか。 摩擦力のある面上にあるなら力Fを物体Aに加えても力Fと逆向きの摩擦力が働いて摩擦力分引かれた大きさだけBに力がはたらくとは思えますが。 ちなみにR=m2・F/m1+m2 という解答になってます 2つ目 『傾角θのあらい斜面の最下点から、質量mの小物体を斜面の上方に初速度v0で打ち出したところ、ある距離Lだけ上昇して折り返した。斜面と物体の間の動摩擦係数をμ、重力加速度の大きさをgとして答えよ。』 と前置き文があり、 問1『最高点まで上がる時間はいくらか。』 とあります。 僕は求める時間をTとして T=L/v0 と答えました。 でも解答冊子は、加速度をa1、時間をTとして運動方程式を立ててa1を求めたあと、 T=v0/a1 にa1の式を代入して答えを求めて T=v0/(sinθ+μcosθ)g としてました。 疑問点は・・ 距離Lや初速度v0は未知数なんでしょうか?確かに未知数ならば答えに使ってはいけません。でもそれなら解答冊子の答えにある動摩擦係数μや傾角θだって未知数の可能性があると思うんです。 この問題に限らず物理は記号だけで与えられてる問題にはよくこれで悩まされます。答えに使ってよい記号、だめな(未知数な)記号はどうやって判別するんでしょうか。 「時間をθ、μ、gを使って表せ」。などと指定があれば判断できますが例えばこの問題には指定がありません。。

  • 物理の問題です…疑問…

    曲面ABがある。ABはOを中心とする半径rのなめらかな円筒の一部で、Bから右は水平面である。Bからの高さhの点から質量mの小球を諸速度0で滑らせる。重力加速度の大きさをgとしてつぎの問題に答えよ。 (1)Bを通る時のはやさv (2)Bを徹直前に小球が面から受ける垂直効力N (2)の問題ですが、 解答の立式 mv^2/r=N-mg となるのはなんとなくは わかりますが いまいちしっくりきません。 (1) 向心力F=mv^2/r と 外力(F=maのF)N-mg がつりあっているということですか? それとも (2)F=maのmaが mv^2/rとなって 運動方程式がたっている ということですか? それとも ほかの見方でしょうか…? それから・・ それ以前の問題で 向心力が↑むきで Nも↑むきで mgは↓むきで ってかんがえると mv^2/r+N=mg ではいけない理由として 静止していないから ってことですよね? なんか日本語めちゃくちゃで すいません… お願いします(*^^*)

  • 物理

    質量mの自動車が水平面上で、半径rの円周上を速さvで走行している。自動車の重心Gは車輪なの接地点から水平距離d, 高さhのところにある。半径rは自動車の大きさに比べて十分大きいものとして、前輪、後輪の区別は考えなくてよい。また、タイヤの幅は無視でき、車輪と路面の間の静止摩擦係数をμとし、重力加速度をgとする。 問題1 速さvが大きくなると車が横滑りを起こすが、滑りが起きないための速さvの上限を求めよ。 答え 滑り出す直前には、両側の車輪ともに水平方向に摩擦力が働いている。また、遠心力による剛体の釣り合いを考える。 内側, 外側の車輪の地面からの垂直抗力をそれぞれN_1, N_2とすると、鉛直方向の釣り合いよりN_1+N_2=mg 水平方向の釣り合いより、m*(v^2/r)= μN_1+ μN_2=μ(N_1+N_2)=μmg これを解いて v=√(μgr)となる。 問題2 このときの内側、外側の車輪に働く垂直抗力を求めよ。 答え Bのまわりのモーメントの釣り合いより、mgd=(N_1)*2d+m*(v^2/r)*h vを代入し、N_1= (mg/2d)*(d-μh) N_2=mg_N_1=(mg/2d)*(d+μh) Aのまわりのモーメントの釣り合いから解いてもよい。 質問です。 問題1は理解できました。 問題2についてですが、問題1で求めた鉛直方向•水平方向の釣り合いの2式から、N_1, N_2を解くのかと思ったのですが、これらを連立させて解くとN_1=0となってしまい、求める事が出来ませんでした。 そこで答えを見てみると、AまたはBについてのモーメントの釣り合いを求めることにより解くとありました。ある点のモーメントについて考えるのは、物体の回転運動が関係している時だったと思うのですがこの問題でモーメントについて考えるのは、車が回転運動をする直前と捉えて考えるからでしょうか?

  • 物理 π 問題

    直径6(m)の円形コースを質量0.2(kg)のおもちゃの自動車が1分間に4回まわった。 このときの周期T、速さv、加速度の大きさa、自動車に働く力の大きさFを求めなさい。 なお、答えに円周率が入る場合は、πで表した答えと、3.14として計算した答えの2通り答えなさい。 πで表した式は r=6(m)÷2=3m m=0.2(kg) T=60(s)/4=15(s) ω=2π/T=2π/15(rad/s)=0.13π(rad/s) v=rω=2(m)×0.13π=0.26π(m/s) a=vω=0.26π×0.13π=0.03(m/s^2) F=ma=0.2(kg)×0.03(m/s^2)=0.006(N) で合ってるでしょうか?

  • 物理 速さ 問題

    質量3(kg)の物体が半径2(m)の円周上を反時計回りに等速運動をしている。この物体は円周上を4秒間で距離25.12(m)だけ動く。物体がS点を通過するときの時刻を0(s)として、以下の問いに答えなさい。なお、円周率は3.14として計算しなさい。 (1)物体が円周上を動くときの速さvを求めなさい という問題なのですが、速さを求める公式はv=rωだとおもうのですが、 解答を見るとv=25.12(m)÷4(s)=6.28(m/s) という式で表しているのですが、これは公式に当てはめてなくないですか?

  • 分子の速度

    基本的なことですみません。分子の速度を勉強していて少し混乱しているところがあります。v^2=3nRT/Nm=3RT/Mという式で疑問に思ったのですが M=Nm/n が成り立つことがよく分かりません。M=m/nならば分かるのですが。 M:1モル当たりの質量(g/mol)、N:分子数(/mol)、m:質量(kg)、n:物質量(mol)

  • 準自由電子近似の途中計算の質問

    ゼミでテキスト発表があるのですが、シュレーディンガー方程式の途中計算で躓いています。 問題の箇所は シュレーディンガー方程式に3次元のフーリエ級数展開をした波動関数Ψ(r)とポテンシャルV(r)を代入し、この式でexp(k-(2π/a)n・r)の係数について恒等式を作るところです。 Ψ(r)=exp(ikr)ΣAn exp(-i(2π/a)n・r) V(r)=ΣVn exp(-i(2π/a)n・r) シュレーディンガー方程式 -h^2/2m▽^2ψ(r)+V(r)ψ(r)=Eψにこれらを代入して exp(k-(2π/a)n・r)の係数について恒等式を作ると [E-(h(エイチバー)^2/2m)k'^2]An=ΣAn'Vn-n' (  k'=k-(2π/a)n  ) となるそうです。この恒等式を作る途中でシュレーディンガー方程式の第2項をどう処理すれば上記のようになるのかわかりません。どうしたらよいでしょうか?教えてください

  • 物理学の質問です。

    1.摩擦のない机の上で、質量m1の粒子1が速さv1で、質量m2の静止している粒子2に衝突した。衝突後、それぞれ、角度θとΦの方向に散乱された(図は添付できませんが、一応、粒子1は角度θで斜め上へ、粒子2はΦで斜め下へと考えてください)。ただし、θ≠0および、Φ≠0とする。 a) 衝突後の粒子1および粒子2の速さを求めよ。 →使う式は 衝突後の粒子1と粒子2の速さをv1’、v2’とし、 m1v1^2/2=m1v1'^2/2 + m2v2'^2/2(エネルギー保存則) m1v1=m1v1'cosθ + m2v2'cosΦ(水平方向の運動量保存則) 0=m1v1'sinθ-m2v2'sinΦ(鉛直方向の運動量保存則 であっていますか? 正誤にかかわらず、粒子1と粒子2の衝突後の速さはどんな式がいいのでしょうか? b)完全弾性衝突の時にθとΦの間に tanθ=(m2sin2Φ)/(m1-m2cos2Φ)が成り立つことを示せ。 →a)の式を使いましたが、どうやってもできなかったです。簡単でよいので教えてください。 2.x(t)=v0(e^a1t)/(a1-a2) - v0(e^a2t)/(a1-a2)の式があります。eは自然対数です。 a1=-mk+√{(mk)^2-mω^2} a2=-mk-√{(mk)^2-mω^2} で、kとωは正の定数とします。ω<kを満たしています。上記の式を用いて、位置x(t)が最大値をとる時刻t1を求めてください。 3.質量mの質点の位置ベクトルをr(x、y、z)とし、この質点の運動量ベクトルをp=mdr/dt=(px,py,pz)とする。角運動量ベクトルL=r×pとする。この質点にr方向の力F=kr(kは定数)が働いているとき、Lが保存することを示せ。 4.等速円運動の向心加速度の大きさをa、周期をTとする。aをTとr(相対距離)を用いて表せ。 →a=rω^2で、T=2π/ωだからωの形にしてaの式に代入するだけでいいでしょうか? 以上です。長文で図もないため、やりずらいことかと思いますが、一問でもわかる方は一問でもよいのでお願いします。

  • 物理の問題について

    物理の問題です。 この問題の解答方法を教えていただけないでしょうか? 粗い水面上に静止している質量m=3kgの物体に図示のように変化する力Fが働く。ただし、動摩擦係数μ=0.25とする。 (1) t =1sにおける物体の速度v(1)を求めなさい。 (2)物体の速度v(t)が最大となる時刻t1は力Ftと動摩擦力fの大きさが等しくなる時刻である。時刻t1とそのときの速度v(t1)を求めなさい。 (3) 物体が静止する時刻t2を求めなさい。 よろしくお願いします。

  • 物理Iです!

    物理Iです。答えに導けないので、途中式を教えてください。お願いします! 1.凸の形(正方形4つでできている)の一様な厚さの板について、重心の座標を求めよ。1つの正方形は一辺が10cmで、縦にX軸、横にy軸をとりX軸は両端から15cmを通っている。 式・計算:この板はX軸に対し対称であるので重心のy座標はy=0である。重心のX座標をXGとすると、 10×10×( )×( )+10×10×( )×( )=10×10×( )×XG XG=7.5 2.水平な摩擦のある床に高さHの台が固定されている。この台に長さ2H、質量Mの一様な棒を立て掛けたところ、床に対して60°の角度をなして静止した。台と棒の間には摩擦がないものとし、棒が台から受ける垂直抗力をR、床から受ける垂直抗力をN、床から受ける摩擦力をf、重力加速度の大きさをgとして、次の問いに答えよ。 (1)棒が台から受ける垂直抗力をR、床から受ける垂直抗力N、床から受ける摩擦力fの大きさを求めよ。 式・計算:水平方向;R×( )=( )(1) 鉛直方向;R×( )+( )=( )(2) 点Aの周りのモーメントのつり合いは Mg×( )×( )=R×( )(3) (3)より、R=√3 /4Mg(4) これを(1)に代入 f=3/8Mg (2)よりN=( )-( )×1/2=8√3 /8 (2)棒を角度60°で静止させるためには、棒と床の間の静止摩擦係数μはいくら以上でなければならないか。 式・計算:f=RX( )( )であれば静止する (2)の値に代入 3/8≦( ) よってμ≧3/8-√3 有理化し、 μ≧3(8+√3)/61