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Physics Senior High

写真の問題についてですが なぜ(2)(3)でエネルギー保存則を用いることができるのですか?Pがばねに衝突したときに発する音や熱などの保存力以外が生じることから、エネルギー保存則は崩れるのではないでしょうか?

EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量 m の球Pが速度で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度を求めよ。 △△ (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。 Pの速度u を求めよ。 解 (1) P がばねを押し縮めると同時に, Qは (2) 力学的エネルギー保存則より 2 1/2mv ² = 1 {mv²³ + 1 Mv² + 1/2kl² ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 んだときとは Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 つまり、相対速度が0となるときだ。 し たがって、このとき Qの速度もである。 AUTO200 運動量保存則より mv=mv+Mv 地面から見た温度 トク 2物体が動いているとき, "最も..... は相対速度に着目 ちょっと一言 Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より u= Qから見た Pの運動 V=- m u=- P m+M m+M Vo m m+M -Vo 1% ・vo mM :: 1=v₁₁ k(m+M) k 止まった) (18) ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や 運動方程式は静止系 (あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし, 次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用し ることもできる。 (3) Q の速度をUとすると 運動量保存則より mv=mu+MU ...... ① ばねは自然長に戻っているから,力学的エネルギー保存則よりP発射 -mvo´ 2-1/23m²+1/2 MU2 (U2) ….….…. ② (m+M)u²-2mvou+(m_M)vo² = 0 05 相対速度 0 P.Qの速度は同じ 1このとき、相対に。 M u=v とすると, ① より U=0となって不適 (ばねに押されたQは右 (1 いているはず) 20 V. m-M

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Physics Senior High

物理の力学、バネで繋がれた二物体の落下の問題についてです。 2(1)(3)が分からないので、ご教授いただけると幸いです。 ・2(1) 鉛直上向きを正とした時、衝突後の速度の物体Bの速度がvとなっていますが、なぜでしょうか? 感覚的にはBの速度がが0となり、Aの速度がが-... Read More

2 自然長 Lo ばね定数kの軽いばねの一端に質量mの物体A、 他端に質量 2mの物体Bを取り付けた。これらの物 体の運動について考える。 物体の運動は鉛直上向きを正とし、 重力加速度の大きさをgとする。 また、 物体の大きさ や空気抵抗は考えない。 各物体は鉛直方向にのみ運動するものとして、 下の1,2の問いに答えよ。 1 図1のように物体Bを下にして水平な床上に静かに置いたところ、 物体Aはつりあいの位置で静止した。 このと きの物体Aの位置を原点とし鉛直上向きにょ軸をとる。 物体Aを距離dだけ押し下げて静かに放すと、 物体Aは 単振動をした。 この間、 物体Bが床から離れることはなかった。 下の (1) (2) (3) に答えよ。 つりあいの位置O 図1 Lo 物体A (m) ばね (k) (1) 物体Aが原点Oにあるとき、 ばねの縮みはいくらか。 (2) 物体Aを放した瞬間を時刻t = 0 として、 時刻における物体Aの変位と速度を求めよ。 (3点) 〈各2点) (3) 距離dを大きくして、同様の操作をすると物体Bは床から離れる。 そうなるための、 距離dが満たす条件を求 めよ。 <3点> 図2 物体B (2m) 床 2 図2のように、物体Bを下にし、 自然長 Lo を保つようにして、 水平な床上の高さから自由落下させた。 物体 Bが床と衝突した後、 物体A、 物体Bは2物体の重心に対して、 ともに周期Tの単振動をしながら、 ばねと接続さ れたままはね上がった。 物体Bが床と衝突してから、2度目に床と衝突するまでの時間はTよりも長く、2度目以 「降の衝突については考えない。 物体Bと床との衝突は瞬間的で弾性的であり、 hはL。 に対して十分に大きいもの として、 下の (1) (2) (3) の問いに答えよ。 物体A ばね 物体B 床 (1) 物体A、 ばね、 物体Bを一つの物体と見なしたとき、床との衝突における反発係数の値はいくらか。 物体A、 物体Bの重心の運動をもとに答えよ。 ただし、一般に、 物体1 (質量m1, 速度)、 物体2 (質量mz、 速度 ) mi vi + m2 Vz の重心の速度は、次の式で与えられる。 重心の速度: #c= <3点> m+mz <3点> (2) Tを求めよ。 (3) ばねが最も縮んだときの、 ばねの縮みをTを用いずに表せ。

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