Question

hono

エネルギーのところについて教えてください！

一枚目の方は、飛び出した小球が最高点に達した時、運動エネルギーは0では無いから弧を描いて落下する。

二枚目(問5)の方は、飛び出した小球が最高点に達した時運動エネルギーは0だから自由落下する。

といった内容です。なぜ酷似している実験なのに結果が異なるのでしょうか？？

解説をお願いします。(三枚目の上の画像は一枚目の解説、下の画像は二枚目の解説です。)

表したグラフを,右の図に
かき入れよ。
(3) 図3のように,レールを
CDの中間点Mで切断し, Aの位置で 図 3
小球を静かに放した。小球がMから斜
め上方に飛び出した後の, 小球の位置
エネルギーの最大値はどうなるか。 次
0。
A
B
C
D
小球の位置
小球
A
レール
M
のア~ウから1つ選べ。 [ ]
アAでの位置エネルギーより大きい。
イ Aでの位置エネルギーと等しい。
ウ Aでの位置エネルギーより小さい。
伝の
3 エネルギーの変換
図のように, ガスバーナーでフラスコの水を加
Y仕」カ水帯気を羽根車に当てると回転し,
B
兵庫く10点×2
羽根車
ルギ.

図5
4 実
S図
したときにん
(2) 小球がAからCまで運動するのに要した時間が,実験1より短くなった理由を 。
いう語句を使って書きなさい。(4点)
問4 実験3で小球が斜面DEをのほったとき、小球が達した最も高い位置がAと同じ高さ。
あった理由を,運動エネルギーという語句を使って書きなさい。(4点)
問5 図3の斜面DEのレールを途中で切断して図6のように
変え,実験3と同様に小球をAの位置から運動させました。
このとき,小球はGからレールの外へ飛び出し, Hの高さま
で達したあと,落下を始めました。Hの位置にある小球には
たらく力の向きを表した矢印として最も適切なものを, 図6
のア~エの中から一つ選び, その記号を書きなさい。(3点)
SA お婚
小球、 ア
H』
G
エ
20 cm
D
台
図6
その後、 水平面BCを運動した
ころ、 BC間で撮影された小球の閲隔は
小 ち3 ケまつさな 頼小ケト銀実 [脚

なる。
(3) 飛び出した小球が最高点に達したときも, 小球は右向
きの運動を続けようとするので, 最高点での運動エネル
ギーは0でない。したがって, 最高点での位置エネルギー
はA点よ
Aの高さ一
り小さく
なる。
小球
最高点
3(1) ガスがもつ化学エネルギー→沸騰した水蒸気がもつ熱
羽根車が回ることによる運動エネルギー→
ェネルギー→
こつかないため、小球には水平面上の
う、小球は一定の速さの等速直線運動をする。 会
エネルギーの基準面を図1と図4の水平な床の面にすると、 図1と図4の人の位置の高さは、
間2
いずれも30 cmであるため,Aの位置の小球の位置:エネルギーは等しく運動エネルギーは0である。
カ学的エネルギーの保存により、,水平面BC間およびFC間の上の小球の力学的エネルギーは運動
ギーだけであるため,水平面BC間およびFC間の上の小球の運動エネルギーは等しく平均
遠さも等しい。よって, 水平面BCの上の小球の平均の速さ[cm/s] = 24[cm] +0.1(s) = 240
)= 2.4[m/s)は,水平面FC間の上の小球の平均の速さに等しい。 中
(1) 小球にはたらく重力wを、斜面に垂直な方向と斜面平行な方向に分解し, 重力wの
大きさが対角線となるような平行四辺形をかく。
2) 斜面に平行な方向にはたらく重力の分力が大きい実験2の方が、斜面をくだる小球の連さの
増加する割合が大きいので、 Bでの速さは迷くなる。よって、 AからCまでの平均の速さが速い
実験2の方が要した時間は短い。
開4 力学的エネルギーの保存により, 小球の位置エネルギーと運動エネルギーの和は、 常に一定
に保たれる。位置エネルギーの基準面を図3の水平な床の面にすると, 図3のAの位置と斜面DE
で小球が達した最も高い位置の高さが同じであるのは, Aの位置と斜面DEで小球が達した最も高
い位置の小球の位置エネルギーは等しく運動エネルギーは0であるためである。
問5 小球がGからレールの外へ飛び出しHの高さまで達するまでは, 斜面DGに平行な運動の向き
と逆向きに斜面に平行な方向の重力の分力がはたらき続けて, 小球の速さは一定の割合で減少す
る。小球がHの高さまで達すると, 小球の速さは0となり自由落下を始めるため, Hの位置にあ
る小球にはたらく力の向きは重力の向きであるエである。 はさ 田 米

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