物理
高校生

この問題は、運動エネルギーや位置エネルギーの公式ではなく、つりあいの式を使って解くみたいなんですけど、どうやってつりあいの式だって分かりますか?
どうしても公式を使おうとして、使えなくて諦めてしまいます。
それと、(2)なんですけど、どうして点Aと点Bで力学的エネルギーが保存されるんですか?
力学的エネルギーが保存されるのは同じ数字になる時じゃないんですか?
あと、点Bの位置が点Aの半分だっていうのはどうやって分かるんですか?
画像見にくくて申し訳ありません。
教えてください!

回答

たぶん、あなたがつりあいの式だと思っているものは、
力学的エネルギー保存の式だと思いますよ。

力学的エネルギー=運動エネルギー(½mv²)+位置エネルギー(mghや½kx²)

つまり、力学的エネルギー保存の式は、
点Aでの力学的エネルギー=点Bでの力学的エネルギー
Aでの運動エネ+Aでの位置エネ=Bでの運動エネ+Bでの位置エネ

力学的エネルギー保存の式を使えるのは、
「①力が保存力だけのとき」または「②非保存力が仕事をしないとき」です。
保存力とは、重力や弾性力や静電気力のことです。
非保存力は、重力や弾性力や静電気力以外の力のことです。
この問題では、重力(⇦保存力)と張力(⇦非保存力)がはたらいていますが、
張力が仕事をしていないので、力学的エネルギーが保存するとわかります。

麻衣

ありがとうございます!
つり合いの式じゃないってことは、つり合ってないときにも使えるってことですか?

Joh6

そうですね、物体にはたらく力がつりあっている必要はないです。

この回答にコメントする

つり合いの式は使いませんでした^_^;
写真は2枚あるのでこれが1枚目です。

ゲスト

これが2枚目です。

ゲスト

追記

まず点Bの高さが半分になるのは、角度が60°なので、糸の長さをLとした時に
L(1-cos60°)が点Bの高さに相当します。ここで、cos60°=1/2なので、高さがL/2となり、結果的に高さが半分になります。

ゲスト

追記2

次に、力学的エネルギーが点Aと点Bで保存する理由は、非保存力(摩擦とか)が働いていないから保存します。
この場合は「エネルギーの値が等しくなるから保存」ではなく、「保存されているから値が等しい」と考えた方がいいと思います。

麻衣

ありがとうございます!

この回答にコメントする
疑問は解決しましたか?