Question

傍心

物理の質問です。初歩的な質問ですみません。。

（3）なのですが、
どうして物体A（または物体B）のみでは力学的エネルギー保存則がなりたたないのでしょうか？物体系を考えて、力学的エネルギーの和の保存を考える理由が分かりません、、

教えていただけると嬉しいです。よろしくお願い致します。

@ 力学的エネルギーと運動量の保存 ②                   8) 人%の間必は 物体Aを固定していないので.

陀とき, 物体人は静止しておらず速きをもっていることてあぁる。 自然長に
戻ったときの物体A Bの如きをそれぞれか〔m/s)。 95【m/s]とする。

ばねの縮みがx[m〕のとき,  物体Aはた向き

にAr[NJの弾性力を, 物体Bは右向きにAr[N)     太人人 縮みz Bo
の紗性力を受ける(                       2人-

。 に同じ大きさで逆向きであり.      みなせるので, 次のことがいえる。

Point  し

氷補訪向には, 内力とみなせる弾性力しかはたらいていないので,
物体ABからなる物体系について, 運動量保存の法則が成り立つ。

ばねの長きが自然長に戻っ

   

図のように, 質量/7(kg)と質量
(kg)の2つの物体ん Bがばね定
数4(N/m)の軽いばねで結ばぱれて, 水平でなめらかな床の(
(|) これら2つの物体に両方向からカを加え, ばねの長座

om)だけ縮めた。この力がした仕事はいくらか。

(2) いま, (のように縮めた状態で物体Aを固定し, 物体に
を取り除いた。ばねの長さが自然長に戻ったときの, 物体Bの
らか。

(3) 再び, この物体A _Bに両方向から力を加え, ばねの長さを自然

2o(m)だけ縮めた後。加えた力を同時に取り除いた。ばねの長議         水平右向きを正とすると, 自然長に戻ったと     PP

に戻ったときの, 物体Bの速さはいくらか。                       ょの体A半op    2         9

度はgm[m/s]である。 運動量保存の法則より.                    1

0圭0=太(一の填m ……①

  

            

     

  
                    

     
   

      
                                                                               

        

 

  
      

人  () 物体A Bとばねの力学的エネルギーに着目じ主 う。

   

 

   
      
    

物体A Bとばねを合わせた力学的エネルギ "A 自僚胡 p"
本一 用える前 館還エネルギーと紗価力による 位恒康      ー保存の決則まり         6かつのぁ
剛介ネルギー)はともに0である。 力を加えた後。 運動デま5     ーー本馬
)   人         0+0†#k =すま2e二WO0 ……の
らず0で, 錯 E力による位置エネルキギーは                                                ん

になっている。陣誠

 

「

 
 

①式と②式から, 久を消表UI
た仕事」は「物体系のも

る任事叱()(=(N.m])は

=ュkn

 

学0エネルギーの次化」 と等しいので誰

    
 
  

 

1 >
が| がm 則旨半人2

及電
よって。,  m+が)         3

ちなみに, これを①式に代入して を求めると

1                                                   2
        語              ムーWg+ 9 のの

0Nみ ヵ多
拓有AS

    

の 牧体Aが固定されているの< は)/

典につないでいるのと同じでぁぁ。 求めろ
2m/sJとして, 力学的エネルキー大。。 。、

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

哲治

この運動自体が左右非対称な複雑な運動となるので個別に考えるのは難しいです。
だから系という考え方を持ち出すと個々の物体の運動方程式は立たなくても系全体には何も外から影響を受けていないと見て、力学的エネルギー保存則が使えるわけです。
それによってAB双方の速度を出すことができてしまうわけです。
それぞれについての運動方程式を立てること無しに！
ここが上手いわけです。

傍心

教えてくださってありがとうございます！！
確かに、質量が違うから左右非対称になりますね！イメージできました🙇‍♂️

すみません、まだすっきりとしなくて、お聞きしたいことがあります。😭

私が自力で解いた時、
（3）について、Bだけに注目して、非保存力は仕事をしてないのでは！？と思い、
（2）の解答にある力学的エネルギー保存の式をたててしまったのですが、この行為が誤りであるなら、何がダメだったのでしょうか？？😭

とんちんかんなことを聞いていたらすみません、、

哲治

だから片方を取り出すのは難しいです。バネを介して相互作用を与えたり、与えられたりしてる非対称な運動なんですよね。
だから個別に簡単に力学的エネルギー保存則が成り立つわけではありません。
個別に見れば、相手から外力を受けたり、相手に対して仕事したりしてるから。

哲治

だからこそABをひとまとめに系としてみるのがいかに上手いかを感じてください！
この系という発想ができると力学が飛躍的に伸びるので。

傍心

確かに、、
Aの気持ちになってみるとバネにした仕事もされた仕事も今の段階じゃ出せません、、だから和をとってしまうんですね😭

丁寧に教えてくださって助かりました！ありがとうございます！