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Physics Senior High

力学的エネルギー保存の法則について質問があります。 下のような問題で使ってあるのですが、力学的エネルギー保存の法則は運動エネルギーと位置エネルギーの和と書いてあります。しかし、運動エネルギーしか考えてない時がよくあります。どういうことですか?

右向きに速さ 2.0m/sで進む質量20kgの球Aと. 左向 きに速さ 1.0m/sで進む質量10kgの球Bが正面衝突をし た。両球間の反発係数を0.50 として,次の各問に答えよ。 (1) 衝突後のA,Bの速度をそれぞれ求めよ。 (2) 衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 指針 運動量保存の法則の式と反発係数の 式をそれぞれ立て, 連立させて解く。 mivi+m202=mvi'+m202′ A e = _ _ví - v₂ V₁ V₂ 解説 (1) 右向きを正の向きとし, 衝突 後のA,Bの速度をそれぞれ v', '′ とする。 運動量保存の法則から. |衝突前 | 2.0m/s B -1.0m/s 衝突後 B A 20kg |基本問題 191, 192 2.0m/s 1.0m/s B 10kg 20×2.0 +10×(-1.0)=20v'+10v2' 反発係数の式は, 0.50= 2つの式から, v1'=0.50m/s, v2′=2.0m/s A: 右向きに 0.50m/s,B: 右向きに 2.0m/s (2) 位置エネルギーは, 衝突の前後で変化しない。 失われた力学的エネルギーは, (衝突前) - (衝 突後)の運動エネルギーを計算して求められる。 O (1/2 ×20×2.0+ 1/1×10×1.0²) 2 - 1/2×20×0.50 + 1/3×10×2.0) =22.5J 23 J sar ví - v₂ 2.0- (-1.0)

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Physics Senior High

下の問題についてです。 (2)の問題に、再び通過する時刻を求めよ と書いてありますが、1度正の方向へ進んだ小球が戻ってくることなどあるのですか?

例題 ③ 等加速度直線運動 x軸上の原点Oから, 時刻 t=0s に x軸の正の向きに初速度の大きさ 0.60m/sで小球を打ち出したところ, 時刻 t=2.0s に x=0.80mの位置を x軸の正の向きに通過した。 小球は等加速度直線運動をするものとして 次の 問いに答えよ。 (1) この小球の加速度を求めよ。 (2) 小球が再び x = 0.80mの位置を通過する時刻と,そのときの速度を求めよ。 指針 まず、問題文に示された状況を,小球の速度の向きに注意して,x軸も 含めて図に描く。 等加速度直線運動の位置を表す式を正しく用いる。 t=0s 0.60m/s 解 (1) [x=vot+1/12/at」で p.33 式 (9) x=0.80m,v=0.60m/s, t=2.0s とおいて, 1 0.80m=0.60m/s×2.0s+ - Xax (2.0 s)² よって, 加速度 α=-0.20m/s2 (2) [m=vot+1/12/a²2」でx=0.80m, t=0s p.33 式 (9) v = 0.60m/sa=-0.20m/s2 とおいて, O 0.60m/s t=2.0s 0.80m v0.80m X 小球の運動は,速度の向きが変わる時刻 (t=3.0s) において対称となっている。 IC 0.80m=0.60m/sxt+ +1/12×(-0.20m/s²×t2 これから, (t-2.0s) (t-4.0s) = 0 よって, t=2.0s, 4.0s t=2.0s は初めに通過したときなので,再び x=0.80m の位置を通過する時刻 t は,t=4.0s このとき、小球の速度は、 v=vtat」 で vo=0.60m/s,a=-0.20m/s2, p.32 it(8) t=4.0s とおいて, v=0.60m/s+(-0.20m/s2) ×4.0s=-0.20m/s

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