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物理 高校生

物理の力学の問題です問4がどうしてもわかりません。わかる人いたら教えてください

56 STEP 3 模試問題にチャレンジ 図1のように、なめらかな床面上の点Oを原点として水平右向きにx軸をとり, 鉛直上 突してはねかえり、さらに次の最高点Cを経て床面上の点Dに衝突した。 小球と床面の間 向きに軸をとる。 質量mの小球を, 原点Oから速さv, x軸となす角0で斜め上方に打 ち出したところ, 小球は最高点Aを経て, 床面上の点Bに速さv, x軸となす角度0で 床面の衝突は瞬間的であるとする。 また, 小球の速度の成分は水平右向きを正, 速度の の反発係数 (はねかえり係数) をeとする。 小球は xy平面内を運動するものとし、小球と 成分は鉛直上向きを正とする。 (20点) YA 小球日 mo O A (衝突直前の速度) 図 1 (3年7月記述改題) 床面 必ず 正解問1点Bに衝突する直前の小球の速度の成分, y成分はそれぞれいくらか。 (各2点 計4点) 問2点Bに衝突した直後の小球の速度の成分、成分はそれぞれいくらか。 (各3点 計6点) 問3点Bでの衝突において, 小球が受けた力積の大きさはいくらか。 ( 5点) 問4点Cの床面からの高さが点Aの床面からの高さの2倍であったとするとき, BD間 の距離は OB 間の距離の何倍になるか。 eを用いずに, 分数(根号を用いてもよい)で 答えよ。 (5点) なめらかな面に対して斜めに衝突してはねかえる小球の運動を考えるときには,面に垂直 直な方向の成分を用いて反発係数の式をつくるんだ。 速度の面に平行な方向の成分は衝 な方向の運動と平行な方向の運動に分けて考えるよ。 衝突直前と衝突直後の速度の面に の前後で変わらないからね。

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物理 高校生

Bの(3)で力学的エネルギーの立て方が分かりません

4 軌道上を 2m/s), 地 次の問いに答えよ。 ただし, 月は質量 M [kg),半径 R[m]の球体とし, 弾丸,の質量 を近(kg)ノ万有引力定数をG[N·m?/kg°]とする。 また, 数値を求める場合の答えの 有効数字は2桁でよい。 人工衛星 【A)月の表面から表面に垂直に無限遠方に向けて弾丸を発射する。 (1) この弾丸が無限遠方に達するための最小の初速度 m/s] を表す式を求めよ。 このとき,弾丸が発射直後にもつ運動二ネルギーの数値を求めよ。ただし, m=2.0 kg, G= 6.7×10-1! N.m?/kg? およびM=7.3×10 kg, R=1.7×10° mで ある。 位時間に ]の大き きる速度 (B] 次に,図のように, 月の表面から 発射した弾丸が地球表面に達するた めの最小の初速度 v」 [m/s] を求めた い。ただし,弾丸は地球の中心と月 の中心を結ぶ直線上を飛行するもの とし,月の地球の回りの軌道運動は 考えないものとする。地球の質量は月の質量の 81倍である。また, 地球の中心と月 の中心の距離をDM]とする。 (1) 地球の中心と月の中心を結ぶ直線上において,月の中心からx[m}の地点A まで は月の引力が勝るが/地点 A を越えると地球の引力が勝っている。月の表面から この直線上を地球に向かって飛行する弾丸ばこの地点Aを越えることができたら 地球に向かって落下できる。 (2) 地点A での弾丸の位置全ネルギーVD]は,地球の重力による位置エネルギーと 月の重力による位置エネルギーの和である。VをDを用いないで表す式を求めよ。 (3) 月の表面から発射された弾丸の力学的エネルギーが(2)で求めた位置エネルギー より大きければ弾丸は地球表面に到達する。このことから上記のひ」を表す式を 求めよ。 (4) 弾丸が地球表面に達するために与えなければならない最小の運動エネルギーは 弾丸が無限遠方に達するために与えなければならない最小の運動エネルギーの何倍 か,その数値を求めよ。ただし,DE3.8×10°ゆである。また,必要ならば [A](2) で与えた数値を用いよ。 地球 弾丸 質量 m 月 半径 R 質量 M VA A 質量 81 M トーxー D A m この(xをDを用いて表す式を求めよ。 (C] [A]の速度 は「脱出速度」とよばれる。質量が同じ星の脱出速度はその半径が 小さいほど大きな値になる。半径が小さくなり脱出速度が真空中の光の速さ (3.0×10°m/s) となるような天体は「ブラックホール」とよばれる。この天体が太陽 と同じ質量(2.0×10°kgYをもつ球体である場合,その半径は何 km か, 半径の数値 を求めよ。 3.3 く-> 8lx -(ー)

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