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物理 大学生・専門学校生・社会人

物理問題

【問 2】 図の様に, 質量 7, の物体を円弧形状の斜面上 端からそっと滑らせ, 斜面の下端において右向き速 度ぃとなった後, その先にある, 質量 7 の台車の 上に乗る. 物体と台車上面の間には摩擦が存在し, 物体は台 上をしばらく滑ってから台車上で静止し, 台車と 一体となって運動した. 車は, 右端にあるバネ定数な のパネに当 | その後台 たり, そのバネを 7だけ縮めたのち, 跳ね返された. 斜面の高低差は ヵ, 斜面の下端と台車までの水平な区間では, 物体には摩擦などの外力は働かなかいものとする. また, 台車と 床面との間にも摩擦は働かず, バネの質量は無視する. 重力加速度を 7 とし. 以下の各問に答えよ. (1) 物体が台 (2) 物体が台 (3) 一方, E上で滑っている間には, 物体と台車の間で力が働くにも関わらず, 全運動量は保存される. その理由を述べよ. も上静止し, 一体化した後の速さ V を, ゎヵ, 7, 7 で表せ. 物体が台 に乗る前と乗った後では, 一般的には力学的エネルギーが保存されない. その理由を述べ, 一体化まで に失われた力学的エネルギーを ゎ, 礼、 47 で表せ. また, 失われたエネルギーはどこへいったのか, 考えうる可能性をあ げよ. (4) 斜面と】 物体との間に摩擦が存在しないとするとき, をヵ. 7. 反。 9 を用いて表せ.

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く問題1> 図1のように、床に固定された半径 の球の頂上から質量 の物体を初速度 0 で滑り落とすと、物体 はある地点で球から離れる。 頂上からどれだけ下がった位選で物体が球から次れるのかを求めるための 以下の間に符えよ。球と物体との聞の摩擦を無視してよい。 (0) 物体が頂上から > だけ下がった位置 (鉛直方向から角度の の位置) ま で滑り落ちた肝間を考える。この瞬間に物体に働く力は、球からの垂 直抗力と、重力である。解答用紙に図 1 を書いて、これら二つの力を 矢印で示せ。 ⑫) 物体が球上を滑り落ちる時、物体は半径 の円運動を行っている。こ のことを考慮し、 (1)の瞬間における物体の運動方程式を示せ。 (1)の瞬 聞における物体の速さをぃとせよ。 ⑬) 物体が球の頂上から消り始める瞬間と、(1)の瞬間との間で成り立つカ 学的エネルギー保存の式を示せ。位置エネルギーの原点をどこに取っ たのかについて明記すること。 (④ 物体が球から離れる地点まで来た朋間に、 (2)で示した式がどのように 変化するか答えよ。 (⑮) (3⑬)と(④⑰で示した式から、物体が球から離れる地点での>をを用いて 表せ。符にの を含めないこと。 図1

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