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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。

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理科 中学生

(2)(3)(4)教えてください😰😰

O(ばねののび)図1のような装置を用いて、 図1 図2 ばねに加えた力の大きさとばねののびの関係を 調べる実験を行った。図2は、2種類のばねX, Yについて、同じ質量のおもりの個数とばねの のびの関係をグラフに表したものである。 1) 次の文は、実験の結果からばねの性質をま とめたものである。 (cm)9 8 X4) 7 6 ね の 5 の び 4 ばねY (に当ては 3 まる語句を答えなさい。 2 ) 2 11 結果のグラフから,ばねののびはばねに加 えた力の大きさに口①することがわかる。 この関係を2の法則という。 口(2) ばねXとばねYののびを同じにするためには,ばねYを引く力の大きさの何倍の力でばねXを引けば よいか。 口3) ばねXの下にばねYをつなぎ,その下に実験で用いたおもりを4個つるすと,2本のばねののびの合計 は何cmになるか。ただし、ばねの重さは考えないものとする。とう 4) 実験で用いたおもりとは異なるおもりP.Qと、ばねZを用意した。図1の装置を用いて、ばねXにお 2 3 4 5 おもりの個数 6 【個】 もりPをつるしたところ,ばねXののびは 4.5cmであった。次に、ばねYにとりかえ、おもりQをつるし たところ,ばねYののびは2.4cmであった。実験で用いたおもりを1個つるすとのびが 1.4cmになるばね Zに、おもりPとQを同時につるすと,ばねのZののびは何cmになると考えられるか。 NMMNAM- p=

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