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物理 高校生

高知大学の過去問です。 画像の問2の答えの出し方が分かりません。 運動量保存則と反発係数の式は立てれましたが、そこから答えにたどりつけません。どうやって解くのでしょうか。 至急教えて頂きたいです。

2023年度 高知大 1 図1に示すような。 滑らかな面 AB, CE を有する台上における物体の運動について考える。 AD 間は水平面, DE 間の形状は鉛直に直径2R[m] を有する半円である。 また, 長さ L[m] の区 BCは粗い面となっている。 はじめに 点Aにばね定数k [N/m)のばねの一端を台に固定し, 他端に質量 M [kg] の物体a を取り付け. ばねが自然長の状態で物体に接するように質量m[kg] の物体b (m <M)を置いた。 物体 a, b の大きさ, ばねの質量 空気抵抗は無視できるものとす る。また物体と物体bの間のはねかえり係数をe. 物体b と面BCの間の動摩擦係数をμ 重力加速度の大きさを〔m/s*〕とする。 このとき,計算過程を含めて、 以下の問いに答えよ。 (70点) 1.図2に示すように物体a を左に押してばねを d[m]だけ縮め、静かに手を離した。この時 物体 b に衝突する直前 (図3)の物体の速さ Vo [m/s] を 求めよ。 2. 物体が物体bに衝突した直後(図4) における それぞれの速さ V [m/s] [m/s] を求めよ。 図1 L 2R A B CD 図2 wwo KI 図3 V₁ www 3. 衝突直後に物体は AB間で単振動を始めた。 その振幅 X (m) を求めよ。 図4 V₁ 01 wwG 問1, ばねの弾性力による位置エネルギーと 運動エネルギーは等しいので Vo' = M d² Vo=dJ [m/s] 問2.物体a,bについて運動量保存則より MV=MV1+mvi 反発係数の式より、 V₁-V evo -evo=サーV1 4. 物体は回転せずに区間 BCを通過した。 区間 BCを通過後(図5)の物体bの速さ102 [m/s] を求 めよ。 図5 5. 物体b は区間DEを面から離れずに通過した (図6)。 このときに,点Eを通過する際の速さ [m/s] が満たすべき条件を示せ。 また、その条 件を満たすの最小値を求めよ。 図6 www 6. 物体bが点Eを通過する瞬間に ばねが最も伸びたとする。 そして 物体 b が水平面 AD 着したときに物体がちょうど1往復した。 そのときのkをR,M を含む形で求めよ。 問1,Vo= d [m/s] 問2、V= M-em d JE m+M (1+e)d M m+M [m/s] [m/s] 問5V3≧JOR [m/s] 12の最小値 [SgR [m/s] 問6,b=gM [N/m]

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物理 高校生

物理の力のモーメントの問題です。文章中の緑下線の「直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表す。」とはどういうことでしょうか?とても重心を通るとは思えないのですが、分かりやすい解説お願いします🙇‍♀️

2 W<uW 3wとなる。円形部切 発展問題 137 ゆ2 6-A 発展例題11 剛体のつりあい 粗い床上に,重さ W,高さa,幅6の直方体が置かれている。 図の点A,Bは, 直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表、 す。点Aに糸をとりつけ,水平右向きに大きさTの張力で引いた。 はじめ直方体は静止していたが, Tを徐々に大きくすると,やが て点Bを回転軸として倒れた。次の各間に答えよ。 (1) 直方体が静止しているとき,直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は,点Bから 左向きにいくらの距離にあるか。 (2) 直方体が回転し始めるのは, Tがいくらをこえたときか。 (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは, いくらより大きくなければならないか。 T B 88円 6 指針 垂直抗力の作用点は,T=0 のとき 式のを2に代入して, X= 2 a W に重力の作用線上にある。Tを大きくすると,作 用点は徐々に右側にずれていき, やがて底面から 外れたとき,直方体は点Bを回転軸として倒れる。 解説 (2) Tを大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。(1)のxが0になるときの張力を T,とすると,張力がこれよりも大きくなると T」 -6_A b 6 0= 2 -W Ti= 2a (1) 垂直抗力をN, 点 Bからその作用点まで の距離をx,静止摩擦 力をFとすると,直方 体にはたらく力は図の ようになる。鉛直方向 の力のつりあいから, N=W…D T 倒れるので, a W NA 1| (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい F=T…3 a から, 直方体がすべらないためには, 我これに式の,③を代入して, これから,TがμWをこえると直方体はすべ り始める。直方体はすべる前に倒れるので, FSIN F B TSuW X! b W 2 b 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか T」<uW W<μW 2a u> 2a b W - Ta-Nx=0 2

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