必第31.(あらい板上の物体の運動〉
図のように,水平な机の上に直方体の物体Aを置
物体B(3m)
物体A(2m)
き,その上に直方体の物体Bをのせる。Bには物体
Cが, Aには物体Dが, それぞれ糸でつながれてお
り,CとDは,机の両側にある定滑車を通して鉛直
につり下げられている。 A, B, C, Dの質量は,そ
れぞれ, 2m[kg], 3m[kg], m[kg], 2m[kg] であ
る。机とAの間の摩擦はないが, AとBとの間には摩擦力がはたらく。初めにAとBを手で
固定してすべてを静止させておき, 静かに手をはなして運動のようすを観測する。運動は紙
面内に限られるものとし, また観測中にBがAから落ちることや, Aが机から落ちることは
ないものとする。滑車はなめらかで軽く,糸は軽くて伸び縮みせず,たるむことはないもの
とする。空気抵抗は無視し, 重力加速度の大きさをg [m/s°] として次の問いに答えよ。
BはA上をすべらずに, Aといっしょになって机の上を左へ運動する場合について考える。
(1) このときのAの加速度の大きさを求めよ。
(2) このときのAとBの間にはたらく摩擦力の大きさを求めよ。
(3) Dがh[m]だけ落下したときの, A, B, C, Dの運動エネルギーの総和を求めよ。
次に,Bは机の上の同じ場所に静止したままで, Aが左に運動する場合を考える。
(4) この場合の,AとBの間の動摩擦係数を求めよ。
(5) Dがhだけ落下したときの, A, B, C, D の運動エネルギーの総和を求めよ。
最後に,Aは左へ運動しBが右へ運動する場合を考える。ただし, このときのAとBの間
机
物体 D
(2m)。
h
物体C
の動摩擦係数を一として, 次の問いに答えよ。
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