次の文章を読んで
(1)~(5)に答えよ。問題の
解答に必要な物理量,物
h
理定数があれば,それら
を表す記号はすべて各自
が定義し,明示せよ。
図のように,曲面 AB
となめらかにつながった
水平面 BC をもつ質量 Mの台が, なめらかで水平な床の上に静止している。ここで, 面
BC から高さんの曲面上の点Aから, 質量 m の小球を静かにすべらせた。小球と台の間
に摩擦はないものとし, 重力加速度の大きさをgとする。
B
C
(1) 小球が曲面 ABにあるとき,小球にはたらく力の名称と向きを図に記入せよ。
(2) 小球が曲面 ABにあるとき,小球と台からなる物体系の水平方向の運動量は保存さ
れる。その理由を説明せよ。 また, 小球が点Bにきたときの小球の床に対する速さを
vとする。このときの台の床に対する速さVを, m, M, v を用いて表せ。
(3) 速さを,g, h, m, M を用いて表せ。 また, g=9.8m/s?, h=1.0×10 cm,
m=8.0×10°g, M=9.0 kg の場合について, ひを有効数字2桁で求めよ。
(4) 区間 BC で, 小球はどのような運動をするか説明せよ。 また,区間 BCを小球が運動
しているとき,小球と台からなる物体系の重心は,水平方向にどのような運動をする
か説明せよ。
(5) 上記の運動の後,小球は床からの高さが1の点Cから飛び出し, 床に落下する。小
球が床に落下したとき, 点Cと小球が水平方向にどれだけ離れているか!とhを含む
式で示せ。
(4) 区間 BC で,小球はどのような運動をするか説明せよ。 また, 区間 BC を小球求が運動
しているとき、小球と台からなる物体系の重心は,水平方向にどのような運動をする
か説明せよ。
区間 BC では、小球も台も水平方向の力ははたらかない。
床に対する速さゅで右向きに等速直線運動をする。
く台も速さVで左向きに等速直線運動をする。>
物体系の重心は初め, 物体系は静止していたことから, 重心は水平方向には
静止し続ける。
(5) 上記の運動の後、小球は床からの高さが1の点Cから飛び出し,床に落下する。小
球が床に落下したとき, 点Cと小求が水平方向にどれだけ離れているか」とhを含む
式で示せ。
21
小球が床につくまでにかかる時間は、 水平投射より =
Vg
21
よって、t+Vt%3 (v+V)
27
=D2
m+ M
-hl
M
M
ではこの時は進行方向が正とか考えなくて良いってことですか？