物理
(75分)
注意 解答はすべて解答用紙の指定された解答欄に記入すること。
解答用紙の余白は計算に使用してもよいが,採点の対象とはしない。
すべての問題について、 必要な場合は重力加速度の大きさをg,円周率を
とする。
[I] 図1に示すように滑らかな床面に質量Mの台があり,この台に水平方向右向
きに力を作用させる。 台上には大きさの無視できる質量mの小物体Aが置かれ
小物体Aに対して力の作用方向に距離Lだけ離れて大きさの無視できる質量m
の小物体Bが置かれている。 この状態を初期状態とする。 台は十分に長く, 小
物体AおよびBが台から落下することはないものとする。 以下の問いに答えよ。
力は
まず台と小物体AおよびBとの間に摩擦がない場合について考える。
■2-2のように、レー
(1)台に力F を加えたときの台の加速度の大きさを求めよ。
になっ
つぎに、と小物体Aとの間に摩擦がある場合について考える。このとき台
と小物体Bとの間に摩擦はない。 初期状態から台に力F を加えたところ, 小物
Aは台上を滑ることなく,台と一体となって運動した。 その後,小物体Aと
Bは衝突した。 衝突後, 小物体Aは台上を滑ることなく運動し, 小物体Bは小
物体Aから離れた。
(2)小物体AとBが衝突するまでの間, 小物体Aと台との間に作用する静止摩
擦力の大きさを求めよ。
(3)力を加えてから小物体AとBが衝突するまでの時間を求めよ。
(4) 衝突する瞬間の台の速さを求めよ。