この式の右辺はAがBの位置にいる時のエネルギーですか？

20 26 質量mの小球Aと2mの小球Bがあり、それ ぞれ長さの糸で天井の点0からつるされている Bを鉛直線に沿って静止させ, A を糸が鉛直線から 60°傾いた位置に持ち上げて, 静かに放したところ, 最下点でBに衝突した。 AとBの衝突が完全弾性衝突のとき, 衝突直後 A のBの速さは,重力加速度をg とすると (1) である。 60° B AとBの衝突の直後にAが最下点でそのまま静止して,Bのみが運 動する場合がある。 このときのAとBとのはね返り係数は (2) で あり, Bは最下点より (3) の高さまで上昇する。 次に,小球Aを取り去り,鉛直線に沿って静止させた小球Bに弾丸 Cを水平に打ち込んだところ,BはCと一体になって運動を始めた。 衝突直後の速さが衝突直前のCの速さの1/3になったとするとCの質 量は (4) である。また,この衝突で失われた力学的エネルギーは, 衝突直前のCの運動エネルギーの (5) 倍である。 (芝浦工大)

黄色線なのですが、ここでの保存則とは運動量保存則ですか？またQ上の人とは相対速度を考えるときに意識するだけで他にもQについて考えなければならないこととかあるのですか?黄色線の文全体の解説をいただけると嬉しいです。衝突後の速度差=-e*(衝突前の速度差)、これは運動量保存則で... 続きを読む

(1)e=0 (2)e= e=1/2 79 なめらかな床上に, 質量Mの板が, ばね定数k 一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。 64 力学 ヨット 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 78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 で動き出 すことになる。 ↓ 伴うことが運動量保存則、御父 ← 非弾性力学的エネルギー弾性復、分裂(大事なし 分裂(あり) 解 (1) P がばねを押し縮めると同時に,Qは ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 VI 運動量 65 (止まった) 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。 相対速度 0 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。 Qから見た Pの運動 P.Qの速度は同じ M. m Vo Imam 運動量保存則より mv=mv+Mv m v= m+Mvo の場合について求めよ。 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 しかし、保存則は運動方程式を超えた力を秘めている。 たとえば, 滑らかな 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。 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく 11/11/12m+1/+12 -kl² 2 一体となっては、e=1. . l=vok(m+M) mM 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 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) 力学的エネルギー保存則 衝突・分裂(物体系について外力=0) 運動量保存則 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。 EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 P 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v で進んできた。 Vo m k Q mmmM (1) ばねが最も縮んだときのPの速度v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の速度を求めよ。 ちょっと一言 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。 (3) Qの速度をひとすると 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 1/12mo=1/2mu2+1/2MU2 "= Uを消去して整理すると ......② (m+M)u2-2mvou+(m-M)vo2 = 0 2次方程式の解の公式より m±M u= Vo .. u=. m-M m+M m+M u=vo 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) High (3) は P, Qがばねを介して緩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(vo-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

（３）の問題なぜ僕のやり方では求められないのでしょうか？三枚目の写真に僕のやり方が書いてあります。

必修 基礎問 9/15 X 19 固定面との衝突 I Vo 図のように, 水平な床上の点0から前方にある鉛 直な壁に向けて 質量mの小球を初速 vo, 水平面 に対する角度αで投げ出した。 その小球は壁に垂 直に衝突した後,反発係数e (0<e<1) で, はね返 されて床に落下した。 投げ出した瞬間の時刻を t=0, 重力加速度の大きさを」として,以下の問いに答えよ。 ただし,投げ 出した点を原点とし, 座標軸 x-y を図のようにとるものとする。 (1) 小球が壁に衝突する時刻を求めよ。 (2) 原点から壁までの水平距離をVo, α,g を用いて表せ。 南立る (3) 小球が壁に衝突した位置の床からの高さんをl, αを用いて表せ。 (4) 壁と衝突した直後の小球の速度の成分をe, vo, a を用いて表せ。 (5)小球が壁から受けた力積の大きさI を me, vo, a を用いて表せ。 (6)小球が水平面に落下した時刻をを用いて表せ。 (7) 水平面上の落下点の壁からの距離をe, lを用いて表せ。 精 講 ■反発係数Ⅰ (固定面と物体の衝突の場合) 反発係数 (はね返り係数)e は, 衝突直前, 直後の固定面に垂直な速度成分, 'の大きさの比を表す。 2 (名城大) なめらかな床 u 反発係数: e=- (0 ≤e≤1) V 着眼点] 1. なめらかな固定面との衝突では,面に平行 な速度成分は変化しない (右図)。 v 2. e=1 の衝突を弾性衝突 (完全弾性衝突) といい, カ 学的エネルギーが保存される。 0≦e<1 の衝突を非弾性衝突といい、力学的 特に e=0 の衝突を完全非弾性 ●力と運動 衝突直前 u 衝突直後 変位 どってくる

この問題の(3)の後半についてで、解答には力学エネルギーが保存すると書いてあるのですが、保存する理由は、小球と台が受けてる保存力以外の力は、台がストッパーSから受けてる力のみで、ストッパーは動かないのでF【N】×0【m】=0【J】より、仕事をしていないので、小球と台のに物体... 続きを読む

17 曲面AB と突起 Wからなる質量 Mの台が水平な床上にあり,台の左 側は床に固定されたストッパー S に 接している。 Bの近くは水平面とな っていて,そこからんだけ高い位置 にあるA点で質量m(m <M) の小 A 小球 m h 台 S M W B 床 床 39 球を静かに放した。 小球は曲面を滑り降りて突起 Wに弾性衝突し,台 はSから離れ,小球は曲面を逆方向に上り始めた。台や床の摩擦はな 重力加速度を①とする。 突起 Wと衝突する直前の小球の速さはいくらか。 小球がWと衝突した直後の, 小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (3) 小球が曲面を上り,最高点に達したときの台の速さはいくらか。 また,最高点の高さ(Bからの高さ)はいくらか。 次に,ストッパーSをはずして, 台が静止した状態で,小球をA点 で静かに放す。Ins Wに衝突する直前の,小球と台の速さはそれぞれいくらか。 Wとの衝突後, 小球が達する最高点の高さはいくらか。 (東京電機大+日本大)

運動量保存の問題です。 (4)です。坂を登る時の摩擦力から加速度を出して等加速度運動と考えてか解きました。 間違えてました。何がいけなかったのでしょうか。

25 水平面 AB と斜面 BC がなだ らかにつながっていて, AB間 は摩擦がなく,傾角6の斜面 には摩擦がある。 AB上で,質 量mの小物体Pが速さvo で, C P A 静止している質量 M の小物体 Qに正面衝突する。 P, Q 間の反発係数 (はね返り係数) を e, Q と斜面の間の動摩擦係数をμ,重力加速度の大 きさをgとする。 B (1) 衝突直後のPの速度vと, Qの速度 V を,右向きを正としてそれ ぞれ求めよ。 (2) 衝突の際,Pが受けた力積を,右向きを正として求めよ。 (3)衝突後,Pが左へ動くための条件を求めよ。 (4)衝突後,Qは斜面上の点Dに達した後, 下降した。V を用いて BD 間の距離を求めよ。 また, Q が点Bに戻ったときの速さVをV (センター試験+ 熊本大) を用いて求めよ。

板に衝突するまでの時間はTを周期として3T/8ではないのでしょうか

問3 図3のように,質量mの物体にばね定数kのばねを取り付け、なめらかな 水平面に物体を置いて, ばねの片端を壁に取り付ける。 ばねが自然の長さのと きの物体の位置を点とする。 点Oからdだけ壁から遠い位置に板を水平面 に固定する。 ばねを2dだけ縮めて物体を静かに放したところ、物体は板に向 かって運動を始め、板で反射した後に物体を放した位置に戻ってきた。 板と物 体の間のはね返り係数(反発係数)は1である。 物体を放してから再び放した位 置に戻ってくるまでに要した時間を表す式として正しいものを、後の①~⑥ のうちから一つ選べ。 3 壁 m k 水平面 2d d 図 3 m (1) ② TT m 3 √ k 2 k ④ mk 4π ⑤ 3 mk 板 ③ 2πT m 3k 3πT ⑥ m 2 √ k

高校物理です。(4)の問題なのですがエネルギー保存則が成立することを前提に、Dの位置ではなく、上がる前のBの位置での力学的エネルギー+摩擦エネルギーでやることは出来ないのでしょうか？ もしできる場合どうしたら出来ますか？？どなたか教えていただきたいです。

25 水平面 AB と斜面 BC がなだ らかにつながっていて, AB間 は摩擦がなく,傾角8の斜面 には摩擦がある。 AB上で, 質 量の小物体Pが速さvo で C P A B 静止している質量Mの小物体Qに正面衝突する。 P, Q 間の反発係数 (はね返り係数) をe, Qと斜面の間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大 きさをg とする。 (1) 衝突直後のPの速度と,Qの速度 V を,右向きを正としてそれ ぞれ求めよ。 (2) 衝突の際, P が受けた力積を, 右向きを正として求めよ。 (3)衝突後,Pが左へ動くための条件を求めよ。 (4)衝突後,Qは斜面上の点Dに達した後, 下降した。 V を用いてBD 間の距離を求めよ。 また, Qが点Bに戻ったときの速さVをV を用いて求めよ。 (センター試験+ 熊本大)

物理のエッセンスからです。 2ページ目のHighのところの「(だから右辺にマイナスがつく)」と書いてありますが、なぜマイナスがつくか分かりません。 分かる方、易しく教えて頂きたいです🙇🏻‍♀️

62 力学 [解説] 直線上の衝突では反発係数 (はね返り係数) e (0≦e≦1) の式が成り立つ。 いろ いろな書き方があり、自分なりの覚え方をしていればよい。 本書では次の形式で いこう。 衝突後の速度差=-ex (前の速度差) 注意すべきは,速度の差であって,速さの差ではないという点だ。 つまり、 正・負を考えて代入しなければならない(差をとるときの物体の順番は両辺で合わ せる)。そこで衝突後の“速度”を未知数とする。上式の左辺は素直に書けるし, 運動量保存則そのものが速さでなく,速度の式だからだ。速度はもちろん地面に 対する速度。1,2を連立させて解けば,答えの速度の符号が運動の向きを教 えてくれる。 EX1 静止している質量MのQに質量mのPが速 ひで衝突した。 その後のP, Q の速度 UP, UQ (右向きを正) を求めよ。 また, Pがはね返る条件 を求めよ。 反発係数をeとする。 P Vo m M 解 運動量保存則より mvp+Mv=mvo ① eの式より Up-VQ=-e(vo-0)2 衝突後 UP VQ ① +M×② と v を消去し (m+M)up= (m-eM)v m-eM Up = Vo m+M ①-mx② より (m+M)vg=(1+emvo ・③ ③ 図示するときは,分か りやすく正としておく (1+e)m VQ= Vo ・④ m+M Up<0だと Pがはね返るためには, up < 0 となればよい。 よってm<eM 一方, は無条件に正だから, Qは右へ動く当たり前だね。 左の方へ Vp 運動 ちょっと一言 運動量保存則を“後=前”のように書いておくと,このように辺々 で速く計算できる。 ちょっとしたテクニック。 こんな問題ではPが受けた力積がよく問われる。「力積=運動量 の変化」 より mu-mv として求めてもよいが、 作用・反作用を利 用し,Qの運動量変化 Mv0 にマイナスをつけた方が簡単だ。

（2） 投げた時に初速度があるのに自由落下として考えていいのはなぜですか？ 壁に衝突前後で鉛直方向の速さが変化しないというのはわかるのですが、それでも投げた時に初速度があるから鉛直投げ下ろしで考えないといけないんじゃないんですか？ 解説をお願いします🙇‍♀️

第1章力学 問題 24 固定面との衝突 図のように,質量m 〔kg) の小球を水平な床の鉛直 上方h 〔m〕の位置から, ([m) 離れたなめらかで鉛直な 壁に向かって、壁に垂直な水平方向に初速度v 〔m/s) で投げたところ, 小球は壁に当たってはね返り, 床に 落下した。 小球と壁との間の反発係数(はね返り係数) をeとし,重力加速度の大きさをg〔m/s2) とする。 (I) 小球を投げてから壁に当たるまでの時間はいくら か。 小球を投げてから落下点に到達するまでの時間は いくらか。 (3) 壁から落下点までの水平距離はいくらか。 物理 衝突によって鉛直方向 (壁に平行な方向) の速度成分は変化しないので 鉛 直方向では壁に当たる前と後に分ける必要はない。 求める時間をた〔s〕とす ると,距離〔m〕の自由落下と考えて、 1 h = 29t22 よって,t= 2h -[s] g [s]である。この (3) 壁に当たってから落下点に到達するまでの時間は 間 水平方向には右向きに速度 ev [m/s] の等速度運動をするので、 求める 水平距離 x[m] は, 2h x=ev(tz-t) = ev [[m] wg v (4) 小球が壁から受けた力積は, 垂直抗力によるものである。 (4) 小球が壁から受けた力積の大きさはいくらか。 Pointe <愛知工業大 〉 物体が受けた力積の求め方には,次の2つがある。 (i) (物体が受けた力) × (力を受けた時間) (解説) (I) 小球を投げてから壁に当たるまでの間, 水平方向には左向 きに速度v [m/s] の等速度運動をするので,求める時間を 物体が受けた力積 t] 〔s] とすると, 01 = vt₁ よって, =- (s) ひ (2) 壁に衝突することで, 速度がどのように変化するか を考えよう。 壁はなめらかなので, 壁と接触している 間に壁から受ける力は、垂直抗力のみである。 そのた め,壁に平行な方向の速度成分 (右図のvy) は変化せず, 壁に垂直な方向の速度成分 (右図のvx) は変化する。 反 発係数をeとすると,次のようにまとめられる。 vx なめらかな壁 Vy → 垂直抗力 evx (ii) 受けた力の方向の物体の運動量変化 この問題では、壁と接触している時間がわからないので, (i)では求められ ない。 (ii) 運動量変化で求めよう。 水平右向きを正として、水平方向の運動量 ま 変化より 内系材(小球が壁から受けた力積)= m.ev-m(-v) 運動量変化 =(1+e)mv〔N・s〕 注 反発係数eの値の範囲は0≦e≦1であり, e=1の衝突を弾性衝突(または完全 弾性衝突), 0e<1の衝突を非弾性衝突, e=0の衝突を完全非弾性衝突という。 toder Vy Point なめらかな壁に反発係数eの衝突をするとき, ・壁に平行な方向 壁に垂直な方向 52 52 速度成分は変化しない。 ・速度成分は向きが逆に,大きさが倍になる。 (1) (8) (2) 2 (s) 2h 12h (3) ev Ng [[m] ひ g (4)(1+e)mv〔N's〕 5. 力積と運動量

（2）は、なぜ運動量保存則を使って解けばいいとわかるんでしょうか？ あと張力や重力は考えなくていいんですか？

チェック問題 2 2つの保存則 図のように, 長さ 質量 m のおもりをつけた振り子を60° 傾けて静かに手放すと, 最下点 で, 水平面上においてある質量 1 2mの物体に, はね返り係数 2 60° 2m 標準 8分 の衝突をした。 水平面と物体との動摩擦係数をμとする。 (1) 衝突直前のおもりの速さvo をg, lを用いて求めよ。 (2) 衝突直後の物体の速さVを,vo を用いて求めよ。 (3) 物体が水平面上をすべった距離Lを.V.g. μを用いて 求めよ。