物理
高校生
解決済み
(1)と(2)についてです。
衝突直前のAの運動エネルギーは0なので、衝突前後でAとB合計の力学的エネルギーが半分に減少していると思うのですが、音や熱エネルギーに変換したんですか?
弾性衝突じゃないからですか?
●34.
図のように, 水平面上に質量
mの物体Aを置き, ばね定数ん
のばねをつなぐ。 ばねが自然の
長さとなる物体Aの位置を原点
rrrrrrrrrr
0
P
B
x
0とし,水平方向にx軸をとり, 右向きを正の向きとする。 原点Oから点P (位置 x=l)ま
での区間は摩擦のある領域であり,それ以外の領域は摩擦がないものとする。点Pの右側に
質量mの物体Bを置く。 物体Aおよび物体BのOP間における静止摩擦係数をμ,動摩擦
係数をμとする。重力加速度の大きさを」として次の問いに答えよ。 ただし、物体AとB
の大きさは無視できるものとする。
〔A〕 初めに物体Aを原点Oに静止させておく。 物体Bに原点Oに向かう速度を与え,摩擦
のある領域を通過させたところ、物体BはAに衝突し, その後1つの物体AB となって運
動した。 初めに物体Bに与えた運動エネルギーをEとする。
(1)衝突直前の物体Bの運動エネルギーE' を, E, μ', m,g, lを用いて表せ。
(2)衝突直後の物体AB の運動エネルギーを,E,μ', m,g, lを用いて表せ。 ただし,物
体BとAの衝突は瞬間的に起こり,その際,摩擦力の影響は無視できるものとする。
初めに与える運動エネルギーEを変化させて, 物体AとBの
A
0
1.
Ⅲ. ABが点Pの右側に飛び出
[A] (1) OP 間を運動中の物体Bにはたらく力を図に示す。 垂直抗
力の大きさNは、鉛直方向の力のつりあいより N=mg
動摩擦力の大きさf' は 「f' =μ'N」よりf' =μ'N=μ'mg
物体Bの力学的エネルギーの変化 (E'-E) は, OP 間で動摩擦
力がした仕事に等しいから※A
E'-E=-f'•l=-μ'mgl
よってE'=E-μ'mgl
①
(2)衝突直前の物体Bの速さを v, 衝突直後の物体ABの速さをVとする。衝
突直前の物体Bの運動エネルギーE' はE'=mv となるから,①式は
mv²=E-μ'mgl
よってv=
2
m
(E-μ'mgl)
(2
衝突における運動量保存則より※B
mx0+mu=(m+m)V よってV=12027
②式を代入するとV=
1
=
2 (E-μ'mgl)
E-μ'mgl
=
2m
2 2Vm
したがって, 衝突直後の物体AB の運動エネルギーは
12/2(m+m)v=mv=E-u'mgl
2
(3)
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