ページ1:

高1物理超基礎 【K 高校生用】 第II章: エネルギー
X. 振り子のエネルギー
糸の張力の向きと、おもりが移動する向きはつねに垂直だから、
糸の張力は仕事をしない。
おもりは重力だけから仕事をされ、 力学的エネルギーは保存
される。
例題(2)長さ0.40m の糸の先に
0
おもりをつけ、点 0 からつるして振
り子をつくった。
0.40m
60°
10.20m
釘
糸がたるまないように、 鉛直方向
とのなす角が60°となる位置まで引
60°
き上げ、おもりを静かにはなす。
点Oの真下で0から0.20mの位置に釘がある。 重力加速度
の大きさを 9.8m/s2 とし、√2 = 1.41, √3 = 1.73 とする。
① おもりが最下点に達したときの速さはいくらか。
最下点をすぎると糸が釘に引っかかり、 釘を支点として振り子
が振れる。 鉛直方向と糸とのなす角が60°となるとき、 おもりの
速さはいくらか。
③ おもりが最高点に達したとき、 糸と鉛直方向とのなす角はいくらか

ページ2:

解答例 おもりの軌道は変わっても力学的エネルギーは保存されるよ。
重力による位置エネギーの基準を最下点とします。
0
(1) △OAB は正方形で、△OAC≡ △BACより、0.40m
60°
0.20m
釘から最下点までの長さは0.20m。
釘
A
最下点での速さを とすると、
C
60°
B の運動エネルギー=Aの位置エネルギー
が成り立つから
'B'
1/12m
2
mv =mx9.8×0.2
B
2
VB
= 1.42 x 2
VB >0より
VB
=1.4√2 =1.4×1.41 = 1.974
答 2.0m/s
0
位置エネルギー
0.40 m
60°
10.20m
のみ
釘
60°
運動エネルギー
のみ