なぜ自分の解答はダメなのでしょうか？

第6章■仕事と力学的エネルギー 59 リード C 113 仕事 あらい水平面上に質量mの物体を置き, 壁との間をばね定数kのばねでつないだ。 ばねが自然の長 さの状態から、 手で水平に物体に力を加え, ばねの伸びが xになるまでゆっくりと引き伸ばした。 手によってなされた仕事Wはいくらか。面と [センター試験 改] 物体の間の動摩擦係数をμ',重力加速度の大きさをgとする。 k mm m

先程に続いてこれも解いたんですけど、確認したいのでどなたかお願いします

図1のように、質量が3mの小さな物体1が初速度v0(>0) で一様な摩擦のある区間A→B を進み、 時間 T が経過した後に速度 で点Bに到達し、質量がmの静止している小さな物体2と完全弾 性衝突 (力学的エネルギーが保存される衝突) した。 点Bより右の水平面や斜面はなめらかである とする。 物体の進行方向を軸正方向、また重力加速度の大きさを」として以下の空欄を整数か既 約分数で埋めよ (速度が負の時 「æ 軸負方向に進む」 を意味することに注意)。 (i) 区間 A→B における動摩擦係数は器の (4) 倍であり、 また区間 A→Bの長さは voTの (5) 倍である。 (ii) 衝突の過程における運動量保存則と力学的エネルギー保存則から、 衝突後の物体1の速度が vo (6) 倍であり、物体2の速度がvの (7) 倍であることがわかる。 (ii) 衝突した後、物体2は斜面上の点Cまで到達し、その後下降を開始した。点Cの高さは (8) 倍である。 物体 1 x 軸正方向 物体2 B 高さ Figure 1: 物体1と物体2の衝突。 摩擦があるのは区間 A→B のみである。

一応解いたんですけど、どなたか確認のため解いてくれませんか

図3のように質量mの物体1がy軸正方向に速さで進行し、 静止した質量 3mの物体2と斜め に衝突し、角度 01 = ²/3 と 02 = ™/6で散乱され、物体1は速さ 重力の効果は無視して以下の空欄を整数か既約分数で埋めよ (速さは 「速度の大きさ ( 0 ) 」 であ ることに注意)。 (i) 運動量保存則から Vivo の (15) 倍であることがわかる。 (ii) この衝突によって失われるエネルギーはm² は主に熱エネルギーに変化する。) V1 Vo y軸 0 VL になった。 に物体2は速さ 倍である。 (この失われたエネルギー (16) x軸 Figure 3: 平面上の2物体の斜め非弾性衝突 (力学的エネルギーが保存しない衝突)。

物理の問題です。分からないので教えてください。お願いします。

図のように水平面Aと,この面と0の角をなす平面Bがある。 この二平面に垂直な 平面をx面とし,この面内で二平面AB の接している点を原点とし水平方向をx軸, 鉛直方向を軸とする。 y軸上のy=hの点からボールを時刻 t=0 に, x面内で水 平方向に初速度vo (0) で投げる。 重力加速度をg, tand 1/2 とする。 時刻 tのボールの座標はx=(ア), y = (イ)である。また, ボールの 高さyをxの関数で示すとy=(ウ) となる。ボールが斜面とぶつかる点のxの 値はx=( I である。 A H 06 SMO h オ 図のような三角台の斜面を小球が滑り始めた。 三角台と地面の間に摩擦はないが, 斜 面と小球の間には摩擦がある。小球が滑り終わるまでの間で成り立つものを、次の選 択肢から1つまたは2つ選べ。 (オ) ① 2物体の水平方向の運動量の和は保存する。 (2) 2物体の鉛直方向の運動量の和は保存する。 (3) 2物体の斜面方向の運動量の和は保存する。 (4 2物体の力学的エネルギーは保存する。 ⑤ 小球のみに注目すると, 力学的エネルギーは保存する。 ⑥ ①~⑤ いずれも保存しない。 Vo ウ 8 = ・B

物理の問題です。分からないので教えてください。お願いします。

図のように水平面Aと,この面と0の角をなす平面Bがある。 この二平面に垂直な 平面をx面とし,この面内で二平面AB の接している点を原点とし水平方向をx軸, 鉛直方向を軸とする。 y軸上のy=hの点からボールを時刻 t=0 に, x面内で水 平方向に初速度vo (0) で投げる。 重力加速度をg, tand 1/2 とする。 時刻 tのボールの座標はx=(ア), y = (イ)である。また, ボールの 高さyをxの関数で示すとy=(ウ) となる。ボールが斜面とぶつかる点のxの 値はx=( I である。 A H 06 SMO h オ 図のような三角台の斜面を小球が滑り始めた。 三角台と地面の間に摩擦はないが, 斜 面と小球の間には摩擦がある。小球が滑り終わるまでの間で成り立つものを、次の選 択肢から1つまたは2つ選べ。 (オ) ① 2物体の水平方向の運動量の和は保存する。 (2) 2物体の鉛直方向の運動量の和は保存する。 (3) 2物体の斜面方向の運動量の和は保存する。 (4 2物体の力学的エネルギーは保存する。 ⑤ 小球のみに注目すると, 力学的エネルギーは保存する。 ⑥ ①~⑤ いずれも保存しない。 Vo ウ 8 = ・B

写真の問題についてですが なぜ(2)(3)でエネルギー保存則を用いることができるのですか？Pがばねに衝突したときに発する音や熱などの保存力以外が生じることから、エネルギー保存則は崩れるのではないでしょうか？

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。 解 (1) P がばねを押し縮めると同時に, Qは (2) 力学的エネルギー保存則より 2 1/2mv ² = 1 {mv²³ + 1 Mv² + 1/2kl² 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の速度もである。 AUTO200 運動量保存則より mv=mv+Mv 地面から見た温度 トク 2物体が動いているとき, "最も..... は相対速度に着目 ちょっと一言 Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より u= Qから見た Pの運動 V=- m u=- P m+M m+M Vo m m+M -Vo 1% ・vo mM :: 1=v₁₁ k(m+M) k 止まった) (18) 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し ることもできる。 (3) Q の速度をUとすると 運動量保存則より mv=mu+MU ...... ① 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P発射 -mvo´ 2-1/23m²+1/2 MU2 (U2) ….….…. ② (m+M)u²-2mvou+(m_M)vo² = 0 05 相対速度 0 P.Qの速度は同じ 1このとき、相対に。 M u=v 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 (1 いているはず) 20 V. m-M

写真の問題についてですが、赤丸の式は点Cにおける半径方向のついての釣り合いの式を立てているのですが、なぜ、右辺に垂直抗力が含まれないのですか

2 滑らかな曲面とそれに続く半径rの半円筒面が ある。高さん(>r) の位置で質量mの小球Pを放 す。Pが点Aで円筒面に入った直後受ける垂直抗 力 NA, および点 B で受ける垂直抗力 NB を求めよ。 また、点Cから飛び出すためにはんはいくら以上であればよいか。 92 点Aでの速さひ は mgh = 1/2mv₁² .. VA=√2gh 2 Na=mg+m VA r =mg+2mg.h =(1+2h)mg mgh = 12/2mv²+mgr ... UB2=2g(hr) NB NB=m² 54300 r 2 h-r r 点Cで必要な速さを 2 = =2mg r 点くしだと KANA mg h 遠心力 B mg とすると vc m- =mgよりv=gr r 力学的エネルギー保存則より 5 A 遠心力 mgh≧1/2mv+mg・2r=212mgr ANVE P B 5点とから飛びれす 12/2に必要なエネルギー

基礎力学の問題です。問2(2)が分かりません。 力学的エネルギー保存則をどうやって使えばいいのでしょうか。教えていただきたいです。

問い (1) Y= l²- x² // dy de UA = (2) Ilcosa a h 2 e d de UxG = l² - 1² "XG₁ = = l sing 2 YG = Il cost 問2 (1) ①重心の座標を求める C (1) NA DE' (^15²1 (?, UA'= Uo の x² + √² cos ² α = l ² dx ax √e²-x² = lo d -X √e²-1² △=キリ÷時間に速き → x = 1 √ 1 - €105²α -1 1-½ cosa l²l²+²sa = Uo 0 -l√1- &103²α Il cos a ②速さを求める do d at do ·do (Il coso ) = dot (- 1 l sino ) = w ( - = lsino ) = - = lo sing -210√1-(05²α cosa I'mu² = I= M ( - Il cusing 1² = IM & etue sine g = do Vya = det do (Il sino) = doc (± l (050) = w (Il coso) = I lw coso G 01 at (2) 力学的エネルギー保存則/mu²+mgh二一定 & Me²w² singg mgh = M g (= lsing) = Mgl sind 2 = max² + mgh = { Me² w² singo + I My l sind = IM ( & l²w ² sin ³0 + ge sind )

(2)の問題で、点CでN＝0だと台車ってレールから離れていないんですか？

発展例題17 鉛直面内での円運動 2 図のような傾斜軌道を下り, 半径rの円形のレール を滑走する台車について考える。 台車の質量をm, 重 力加速度の大きさをgとし, 台車は質点として扱い, 台車とレールとの間の摩擦を無視する。 (1) 台車の出発点Aの高さをんとし, レールの円形 部分の頂点をCとする｡ ∠COB が 0 となる点Bで , Onia2 h レールが台車におよぼす力の大きさNを求めよ。 CORVE (2) 台車が点Cを通過するための,出発点の高さんの最小値ん。 を求めよ。 指針 (1) 力学的エネルギー保存の法則 を用いて,点Bでの速さを求め,台車の半径方 向の運動方程式を立てる。 (2) (1) の結果を利用する。 点Cで N≧0であれ ば,台車は点Cを通過できる。 すなわち, 高さ ん。 から出発したとき, 点CでN=0 となる。 解説 (1) 点Bの高さ は,図から,r(1+cose) と 表される。 点Bでの速さを ひとし,水平面を基準の高 さとして, AとBとで, カ 学的エネルギー保存の法則 を用いると, mgh=mv²+mgr (1+cose). 地上から見ると, 点Bにおいて台車が受ける力 は,重力, 垂直抗力である。 重力の半径方向の 成分の大きさは mg coseであり, 半径方向の rcoso 0 N B: mg mg coso A m 発展問題 212, 213,214 800 CIS ROB 0 O 運動方程式は v² matth img cos0+N...② r 式 ①② から” を消去し, N を求めると Jalmal Un JAD mg N=- (2h-2r-3r cos0) (2) 点Cでの垂直抗力Nは,(1) のNに 0 = 0 を 代入した値で表される。 また, 求める高さん。 は, 点CでN=0 になるときの値である。 (1) の結 LATAR 5 果から,20m2h-5r) ho=- FCC r. Q Point <Point ho=5r/2のとき, 点Cで台車の速 さが0となるわけではなく, ん。 は,力学的エネ ルギー保存の法則だけでは求められない。 N = 0 となるとき, 台車は, 点Cで重力を向心 力とする円運動をしている。

この問題3のaが分からないです。教えて頂きたいです！

問題3z[m] 軸上を運動する質量 4[kg]の小球があり、その小球にはf(z)=z (22) [N] の力が作用して いる。 以下の各問に答えよ。 (a) 小球がz=0から²2まで運動したとき、 その間に力が小球になした仕事を求めよ。 (b) 小球が位置にあるときの位置エネルギーV (z) を求め、そのグラフを描け。 ただし、 位置エネルギー の基準点を 0とする。 (c) 力が保存力のとき、 全力学的エネルギーは保存する。 小球がæ=-√2から軸正の向きに速さ0で 運動し始め、 原点を速度で通過した。 このとき､ 力学的エネルギー保存則を用いて 2 を求めよ。