Question

まに

物理です。解説お願いします。

6 運動量と力学的エネルギー (p.158~159)
図のように,曲面と水平面からなる質量 4.0kg
の台Bが, なめらかな床の上に置かれている。
ここで、台B の水平面から高さ 0.50m の曲面
上から,質量 1.0kgの小球Aを静かにすべら
せた。この後, 小球 Aが台Bの水平面上を動
いているときの, 床に対する小球Aと台B の速さ UA, UB [m/s] をそれぞれ求めよ。
小球Aと台Bの間に摩擦はなく, 運動の前後で力学的エネルギーが保存されてい
るとしてよい。 また, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。
0.50m
B

Answer 1

たち

A,Bにかかる力をそれぞれ考えてみましょう。Aには重力とBから押される力、Bには重力とAから押される力と地面からの垂直抗力がかかります。作用反作用の法則よりAがBから押される力とBがAから押される力は大きさは等しく符号が逆です。つまりA,Bにそれぞれかかる地面に垂直な方向の力は全く違いますが地面に平行な方向の力は同じ大きさで符号が逆になっています。よって両者の水平方向の運動量が保存されます。静かに手をAから手を離しているので最初の運動量は0となりこれがAがBの水平面上を移動している時も保存されます。この運動量保存の式と力エネ保存の式を連立することで答えが出せます。