(3)についてです。 解答で図4のときと図5で運動量保存の式を立てていますが、AとバネとBを一つの物体系とすると、図4ではAが壁(=外力)から垂直抗力を受けているので、運動量保存は成り立たないのではないか、と思いました。どうしてここで運動量が保存されているのか教えて頂きた... 続きを読む

[知識] 203. ばねと衝突 図のように 小球A, B, Cが A B C Vo 一直線上に並んでいる。 A, Cの質量をm, Bの 質量をMとする。 AとBは, ばね定数んの軽いば 000000000000 ねでつながれている。 はじめ, ばねは自然長であり,A,Bは静止している。 また, A は壁に接している。 小球の運動は一直線上でおこり,床はなめらかであるものとする。 (1) Cが左向きに一定の速さで運動し,Bと弾性衝突をした後, 運動方向を右向き に変えた。この衝突直後のBの速さVを,m, M, v を用いて表せ。 (2)(1)の衝突の直後から,Bの運動に伴い, ばねはいったん縮んだ後、再び伸びて自 然長にもどる。この間に壁がAに与える力積の大きさを,Vを用いて表せ。 (3) ばねが自然長にもどった後, Aは壁をはなれ, ばねは伸縮を繰り返しながら、全体 として右向きに運動する。この運動でばねが最も縮んだときの自然長からの縮み、お よびそのときのA,Bの速さを,Vを用いてそれぞれ表せ。 (13. 神戸大 改) 例14

(2)についてです。 衝突直後の、Bの波線に垂直な方向の速度の向きはどのようにして分かりますか？ 御回答よろしくお願い致します。

205. 平面上での衝突 水平な氷の表面 上で静止している円盤Aに, 円盤Bが衝 突する。 A,Bはともに質量mで側面 はなめらかであり, 底面は粗いとする。 重力加速度の大きさをg, A,Bと氷の 間の動摩擦係数をμ' とする。 A A x 0 T I 図1のように, Bがy軸と平行な線上 を正の向きに進んできて, 原点に静止し ているAと衝突する。 衝突する直前のB 図 1 B の速さを”とし, AとBの間の反発係数を1とする。 次の各問に答えよ。 図2 B (1) 図2のように, 衝突する瞬間の円盤A, B の各中心を結ぶ線分とy軸のなす角を0 とする。 衝突する直前のBの速度ベクトルの, 破線 (A, B の接触点において各中心を 結ぶ線分と直交する線)に垂直な成分と, 平行な成分をと0を用いてそれぞ れ表せ。 ただし, 図2のひとの向きを,垂直方向と平行方向のそれぞれの正の向 きとする。 (2) 衝突した直後のAの速度ベクトルを, 破線に垂直な成分 wm と平行な成分 w に分 解したとき,wn と w, をそれぞれ求めよ。 ただし, 垂直方向と平行方向のそれぞれの 正の向きを (1) と同じとする。 (3)衝突して動き出したAが静止するときの, Aの中心点のx座標, y座標をそれぞれ (東京都立大 改) 求めよ。

(1)についてです。 解答中の運動量保存の式にて、左向きを正としてとあります。問題文中にCは衝突後運動方向を右向きに変えた、とあるのですが、解答中の運動量保存の式の右辺はどうしてMV-mv となっていないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

知識 203. と衝突 図のように, 小球A, B, Cが A B C 一直線上に並んでいる。 A,Cの質量をm,Bの 質量をMとする。 AとBは, ばね定数kの軽いば 000000000000 Vo ねでつながれている。 はじめ, ばねは自然長であり, A,Bは静止している。 また, A は壁に接している。 小球の運動は一直線上でおこり, 床はなめらかであるものとする。 (1) Cが左向きに一定の速さで運動し, Bと弾性衝突をした後, 運動方向を右向き に変えた。 この衝突直後のBの速さVを,m, M, vo を用いて表せ。 (2) (1)の衝突の直後から, Bの運動に伴い, ばねはいったん縮んだ後、 再び伸びて自 然長にもどる。この間に壁がAに与える力積の大きさを,Vを用いて表せ。 (3) ばねが自然長にもどった後,Aは壁をはなれ, ばねは伸縮を繰り返しながら,全体 として右向きに運動する。 この運動でばねが最も縮んだときの自然長からの縮み、お よびそのときのA,Bの速さを, Vを用いてそれぞれ表せ。 (13. 神戸大 改) 例題14

(2)についてです。 解説の方法で問題が解けることは理解できたのですが、反発係数e=1を示す方法では問題が解けない理由はなんでしょうか。 御回答よろしくお願い致します。

記述 201斜め方向の衝突■ なめらかな水平面上を,質量 mの小球Aが速さで一直線上を進み、 静止していた 質量mの小球Bに衝突した。 衝突後, 小球Aは衝突前 の進行方向から右へ30°の向きに速さで進み, 小 球Bは左へ60°の向きに速さで進んだ。 衝突後のB 272 60° m B 30° A 衝突後の A B (1) A, UB をそれぞれ”を用いて表せ。 (2) この衝突が弾性衝突であることを示せ。 (21.滋賀県立大 改)

（2）の問題の解説部分に対する疑問なのですが、 なぜ、このような衝突する運動では位置エネルギーは考えないのですか？？？

第Ⅱ章 |力学Ⅱ ① 基本例題25 平面上での合体 印量の和が保存→谷万同立式 基本問題 188, 194, 200 図のように,なめらかな水平面上で,東向きに速さ2.0 北 2026) 3/9/ m/sで進んできた質量 60kgの物体Aと, 北向きに速さ 3.0 m/sで進んできた質量40kgの物体Bが衝突し、両者は一体 A となって進んだ。 次の各問に答えよ。 (1) 衝突後,一体となった物体の速度を求めよ。 (2) 衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 指針 (1) 運動量保存の法則から,東西, 南北の各方向において, A,Bの運動量の成分 の和は保存される。 (2) 衝突前後の力学的 エネルギーの差を求める。 解説 (1) 東向きにx軸, 北向きにy軸 をとり、衝突後, 一体となった物体の速度成分 をそれぞれvx, vy とする。 各方向の運動量の 成分の和は保存されるので, A y 2.0m/s Vyv Vx 60kg AC 3.0m/s B 40kg 2.0m/s 60kg 東 13.0m/s TB 40kg x成分:60×2.0=(60+40)×vxvx=1.2m/s y成分:40×3.0=(60+40) xvyvy=1.2m/s vx=vy から, 速度の向きは北東向きである。 体となった物体の速度は,三平方の定理から, v=√1.22+1.22=1.2√2 =1.2×1.41 北東向きに 1.7m/s =1.69m/s (2)衝突前のA,Bの運動エネルギーの和は, 1 2 ×60×2.02+- ×40×3.02=300J 2 衝突後のA, B の運動エネルギーの和は、 12/2 - x 60+40)×(1.2√2)²=144J 位置エネルギーは, 衝突の前後で変化しない。 したがって, 失われた力学的エネルギーは, 300-144=156J 1.6×102J

なぜ反発係数が1の時は失われた力学的エネルギーが0なら反発係数が0の時も失われた力学的エネルギーが0じゃないんですか。

*A* 221 ●衝突と力学的エネルギー 一直線上で,右向きに 速さ 2.0m/sで運動する物体Aが, 左向きに速さ4.0m/s で運動する物体Bに衝突した。 A, Bの質量はともに 3.0kgである。 A B 2.0m/s 4.0m/s 3.0 kg 3.0 kg (1) 弾性衝突(反発係数が1) のとき,衝突後のA,Bの速度の向きと大きさをそれぞ れ求めよ。 また,この衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 (2)完全非弾性衝突 (反発係数が0) のとき,衝突後のA,Bの速度の向きと大きさを それぞれ求めよ。 また, この衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 2,3

(11)についてです。 一連の運動で力学的エネルギーは保存しないですか？ 模範解答には運動量が保存するから(11)の速度は0だと書いてありました🙇‍♂️

mAcos-my 問2 次に、箱が床の上で自由に動ける場合を考える。 物体をばねに押しつけ, ばねを自然長より d[m] だけ縮めた状態で箱に固定し, 静止させる。時刻 t = 0sに静かに固定を放すと, 箱と物体は運動を始める。 図3の右方向を 正に取り、物体がばねから離れるときの箱の速度をV[m/s], 物体の速度を (4) 「力学的エネルギー V km/s] とすると,運動量保存の法則より 保存の法則より (5) の関係が成り立つ。 これより, 箱の速度は (7) [m/s] であることがわ V= (6) かる。 [m/s], 物体の速度はv= 物体がばねから離れるまでは,箱と物体はばねから力を受けて運動してい る。この運動が箱と一緒に動く観測者にとってどのように見えるか考える。 図4のように, 物体と箱の左端の間の距離をX [m] とおく。 箱から見た物体 の加速度 A[m/s] は,箱の加速度を am[m/s2], 物体の加速度をam 〔m/s2] とするとA=am-amである。 箱と物体の運動方程式より,AはX,I, M,m, k を用いて A = (8) 〔m/s2〕 と表される。 これは箱から観測す る物体の運動が, 問1のように箱を固定したままの状態で物体の質量を (9) 〔kg〕としたときに, 物体が行う運動と同じになることを示して いる。 その後、ばねから離れた物体は時刻 (10) [s] に箱の右端に達し, 箱 に付着した。 物体が付着した後の箱の速度は (11) [m/s] となる。 d (0000) 図3 箱自由

運動量保存、力学的エネルギーの保存に関する問題です。 (3)の質問です。 なぜmv は最高点から戻ってくるのに負とならないのですか？

発展例題14 運動量の保存と力学的エネルギーの保存 図のように, なめらかな床の上に, 水平面と曲面 P をもつ質量 M の台を置く。 この台の水平面上から, 質量mの小球を水平右向きに速さですべらせた ところ, 小球は曲面を点Pまで上がり、 その後,曲 〇 面をすべり降りてきた。 小球と台の間に摩擦はなく, 重力加速度の大きさをg とする高さ J m Vo M (1) 小球が点Pに達したときの台の速さはいくらか。 (2) 台の水平面から点Pまでの高さはいくらか。 (3) やがて小球は台の水平面上に戻る。このときの,床に対する小球と台の速度を それぞれ求めよ。 ただし, 水平右向きを正とする。 考え方 小球と台について, 直線上で 上で、右向きに 水平方向には外力がはたらかない ともに摩擦力がはたらかない 介介 運動量の水平成分の和が保存される 力学的エネルギーの和が保存される

ハ,ニ のところの計算方法が分かりません。解説お願いします🙏

[51 イ,ロ最高地点に到達したとき, 小球と斜面の速度は一致する。 その速度 をVとすると, 運動量保存の法則より, mu= (M+m)V よって, m V= (口の答 M+m 最高地点の水平面からの高さをんとす ると, 力学的エネルギー保存の法則より, 1 "mv² = = (M+m) V²+mgh 2 2 よって, Mv² h= (イの答) 2(M+m)g ハニ小球が斜面からすべり降りてき たときの小球, 斜面の速度をv, V' とすると,運動量保存の法則より, mv=MV'+mo 力学的エネルギー保存の法則より, Ahol 1 mv²=MV²²+mv² 2 2 2 以上2式より, ひ′= V' = m-M M+m 2m M+m い V (ハの答) v (この答) S

（2）がわかりません。 式の2分の1はどこからきてるんでしょうか？？

基本例題25 平面上での合体 図のように、なめらかな水平面上で,東向きに速さ2.0 m/sで進んできた質量 60kgの物体Aと、北向きに速さ 3.0 m/sで進んできた質量40kgの物体Bが衝突し, 両者は一体 A となって進んだ。 次の各問に答えよ。 (1) 衝突後,一体となった物体の速度を求めよ。 (2) 衝突によって失われた力学的エネルギーを求めよ。 指針 (1) 運動量保存の法則から, 東西 南北の各方向において, A, B の運動量の成分 の和は保存される。 (2)衝突前後の力学的 エネルギーの差を求める。 ■解説 (1) 東向きにx軸,北向きにy軸 をとり,衝突後,一体となった物体の速度成分 をそれぞれひx, vy とする。 各方向の運動量の 成分の和は保存されるので, A y 2.0m/s Vy__V AG 60kg Vx ------ 分 基本問題 188, 194, 200 2.0m/s 60kg B ↑北 C81 東 3.0m/s 087 40kg x成分:60×2.0=(60+40) Xvxvx=1.2m/s 成分:40×3.0=(60+40) Xuyvy=1.2m/s x=vy から、速度の向きは北東向きである。 体となった物体の速度は, 三平方の定理から、 =√1.22 +1.2=1.22=1.2×1.4180 北東向きに 1.7m/s =1.69m/s (2)衝突前のA,Bの運動エネルギーの和は、 1 2 ×60×2.02+= ×40×3.02=300J 2 20.000 衝突後のA,Bの運動エネルギーの和は, AB-X(60+40)×(1.2√2)²=144J 2 位置エネルギーは, 衝突の前後で変化しない。 したがって、失われた力学的エネルギーは, 3.0m/s B 40kg | 300-144=156J 1.6×102J