7.次の文を読み、問題に答えなさい。
ブランコに乗って、遠くに飛ぶにはどこでプランコから飛び出すのが良いか調べ
るために、プランコの代わりに、振り子を使って考えることにした。
右図の振り子は、小さなおもりを軽くて伸びない糸でつなぎ、糸とおもりは、希望
する位置で切り離すことができる。実験をする床は水平であり、空気抵抗や際擦など
の影響を考えなくてよい。おもりをA点で静かに放したら、A点と同じ高さのD点ま
で行き、A点にもどってきた。B点は振り子の支点Cの真下をおもりが通過する点、
M点はB点からD点に行く途中の通過点である。a、b、d点はそれぞれA、B、D
点の真下の床の位置である。
(1)A点で静かに止まっているときのおもりの位置エネルギーは0.5J、B点でのおもりの運動工ネルギーが02
Jであった。おもりの力学的エネルギーとおもりの水平位置との関係のグラフを、解答欄に描け。
(2) A点からおもりを静かに放した。 M点でおもりを糸から切り離したら、おもりは空中に飛び出した。その後、
おもりが達する床からの高さのうち、最も高い位はどうなるか。
の D点より少し高い
の M点と同じ高さ
(3)(2) で、おもりが床に着く直前のおもりが持つ運動エネルギーは何Jか。ただし、床に着く直前のおもりの
支点
C
M
B
床
D点と同じ高さ
3 D点より低くM点より高い
値エネルギーはOJである。
(4)次に、はじめの位置Aからおもりを静かに放し、D点でおもりを糸から切り離した。その後、おもりの運動
はどのようになるか。
