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物理 高校生

物理の力学についてです。 このEXで(1)は分かるのですが(2)について、物体が衝突しているのにも関わらず力学的エネルギー保存則が立てられるのは何故ですか?

64 カ学 VI 運動量 Eトク 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 77の答えが出たら, M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると。 衝突してきたPが止まり,Qがりで動き出 65 解(1) Pがばねを押し縮めると同時に,Qは 止まった u ばねに押されて動き出す。ばねが最も縮 んだときとは,Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 つまり,相対速度が0となるときだ。し たがって,このときQの速度も いである。 Omの 相対速度0 すことになる。 Qから見た Pの運動 A 78* なめらかな床上に,質量 Mの板が,ばね定数k のばねで結ばれて置かれている。質量m(<M/2) の物体が速さで板に当たるとき,ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 (1) e=0 (2) e=号の場合について求めよ。 P.Qの速度は同じ M. 運動量保存則より mus=mu+Mu m ひ= m+M m U。 O→ 00000 トク 2物体が動いているとき, “最も……"は相対速度に着目 保存則の威力 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく mM = VR(m+M) 力学的エネルギー保存則,運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 しかし,保存則は運動方程式を超えた力カを秘めている。たとえば,滑らかな 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して Sよっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。保存則や 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 おかねばならない。 摩擦,抵抗なし(保存力以外の力の仕事=0) → カ学的工ネルギー保存則 衝突·分裂(物体系について外カ=0) (3) Qの速度をUとすると 運動量保存則より mvo=mu+ MU …0 →運動量保存則 ばねは自然長に戻っているから,力学的エネルギー保存則より 力学的エネルギー保存則は仕事を,運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。両者はまったく独立な法則であるが,両立することもあり, 連立的に解くタイプは概して難問となる。が,パターンを心得ていれば,取 扱いはむしろ一本調子だ。猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 mーmM …2 mus Uを消去して整理すると (m+M)u*-2mvsu +(m-M)v=0 2次方程式の解の公式より m土M m+M u=。とすると, ①よりU=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 いているはず) EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度。で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度ひを求めよ。 (2)ばねの縮みの最大値!を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。Pの速度uを求めよ。 m-M」 テ=n m+M% Vo m High (3)はP, Qがばねを介して級やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式 u-U=ー(to-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

未解決 回答数: 1
物理 高校生

どなたかお願いします。

なでで会 9 ェュ 語 たは式を入れなさい< | TOt 2 0 1 5 WW 前2あいの条件は, 作用するカッ であるいま質基 7 kgjの【 ュ1]に 和が 0 になるご 人 致しない三つのカがはたらし ヽた場合を考える。 作用 は反対だが大ききはともに 刀〔NJで, 作用が a ま】 > 座を 。 (mJとすると この物体に作用するカのペクトルの和は 92 io 方と6【 3 (Nm)であり, 重むのまわりの【 2 】の和は【 4 JNIであんて 本 0 内 =プ隊軸の加速誕の大きさを調べてみた。 最ヵ (2) ある向きを正とした1つの軸方向の物体の運生 人 間は 0 m/s” であり, 静止していた。 このときはたら 2の合是は[5 JN である。 次の 4 秒遇y 後の速さは【 7 】m/s となる。 続いて 6 秒間, 加速度は 0 m/ この運動は, この軸の【 9 】向き方向 大きさをもち変形を無視できる物体を一般に 和が 0 になることと 任意の点のまわりの【 2 】の ー0.2 m/s*であった。 したがって, 4 秒 その後 0.1 m/ぷ"の加速座が【 8 】秒間続き物体は遂目レた り, その移動距離は【 10 】nm である。 5 質量 w のおもりに質量の無視できる糸をつげ, の介地振ラで上げたりドげたりした。 この糸の天罰 とし, 上向きを正とする加速度を g Ln/sJ]とするら おぉもりの運動方程式は【 1 ]の式で表される。 た 加速度を 9 とする。 いま ー 0.5kp 9 98m/sとli宇250.2 kW(kg 重) の力で終を引いてい の加吉度の大きさは【 12 】であり, その向きは【 13 】である。 ま 有5のの吉速訟が下向きに 1.5 m 手が引くカカの大きさは【 14 】であり, が上同きにだの東SIぐ動VC \ろこさ。 手が糸を引いている さは【 15 】である。 (3 (4) 重力加速度を 9 [msとし, 空気抵抗無視できるものとおある。 反発(ほねかえり) 係数 e の水平な床から言。 ん m)のところにある質量 [kg)の小球は, 床を基準にしたときに【 19 の位置エネルギーをもっ。- 小球を時刻 # 三 0 s で静かに落下させた。 計ドにに加わっでぐいるカの大ききは【 17 】NJであぁ. に衝突する直前の小球の速さは【 18 】(m/sJであり: 衝突直後の小球の運動デネルギーは【 19 1Qj この後, 最初に小球の速さが 0 m/s になったときの, 小球の床からの高きは【 20 】(m〕である。 発電所でつくられた電気は【 21 】器で150 kVから600 KW に見圧きMG 送電線で送られる。 そして, 都市へ) る前に利用しやすい電圧に段階的に隆眉されるs 送電線は長距離になるので, 家庭で使われる 【 22 】な電気抵抗をもっている。 同じ大きさの電力を送電する場合 50kVを用ゆぶだ場合は, 600 kV を用いた 合に比べ, 送電線による電力損失は【 23 】億となる。 記の2に電圧をまりMI 24 】して送電すると, 電力損失# 少なくできる。 したがって, 発電所では交流電圧を発電しでいる。 また, 察庭只便用ぐきる電圧は 100Vと200V: ある。 100 V で 1500 W の電熱器を 200 V でそのまま使えるどると。 きの場合則25 】W の電力を消費する。 5) (角徐) 回 委 (ai 本 | 【e】 【7】 【8】 【9】 【10】 | (5 ta ul il [ie】 【17】 【18】 【19】 【201 Ia [22】 【231 IgA

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