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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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Physics Senior High

Bの(4)何ですけど、私は⑵の式にeかけるだけでいいのだと思ったのですが、解答はわざわざ反発係数の式と運動量の式をから求めているのですが、eをかけるだけではダメなのですか。 教えていただけると助かります。よろしくお願いします。

<2物体の問題> 図のように、なめらかな斜面ABとなめらかな水平面BC, および鉛直な壁をもった質量M の台が水平な床の上に静止している。 斜面ABと水平面BC はなめらかにつながっており、BC 間の距離は1である。 いま, 水平面BC からの高さがんの点Aから質量mの小球を斜面に沿っ て静かにすべらせる。 すべり落ちた小球は,右端の壁に垂直に衝突してはねかえった。小球の 運動は図の紙面内に限られるものとして, 以下の問いに答えよ。ただし、重力加速度の大きさ をg, 小球と壁との間の反発係数をeとする。 また, 速さは床に対する速さ, 高さは水平面BC からの高さとする。 h A ●小球 台 B 壁 床 [A] 台が床に固定されている場合について, 以下の問いに答えよ。 (1) 点Aからすべり落ちた小球が最初に壁と衝突する直前の小球の速さを求めよ。 (2) 小球が最初に壁と衝突した後, 小球が到達する最高点の高さんを求めよ。 [B] 台がなめらかな床の上を自由に動くことができる場合について, 以下の問いに答えよ。 ただし、台の底面は床から離れないものとする。 m の関係が常に成り (1) 小球の速度の水平成分の大きさと台の速さ Vの間には,V= M 立つことを理由を述べて示せ。 (2) 点Aからすべり落ちた小球が最初に点Bを通過する瞬間の小球の速さと台の速さに を求めよ。 (3) 小球が最初に点Bを通過してから壁に衝突するまでの時間を求めよ。 (4) 最初の衝突直後の小球の速さと台の速さを求めよ。 (5) 小球が最初に壁と衝突した後、小球が到達する最高点の高さんを求めよ。

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