Question

SF

高校物理力学の問題です。
問5以降の問題で、物体1と物体2がどのような運動をするのかを含めて解説して頂きたいです。

物
理
I 図のように,点0を中心とする半径Rの円周の4分の1を断面にもつ中空円筒
と水平面を点Bで滑らかに接続した。水平面からの高さがんとなる円筒面上の点
Aから,大きさの無視できる質量 mの物体1を静かに放す。 水平面上の点Cには
大きさの無視できる質量 mの物体2を置き, これに質量の無視できるばね定数ん
のばねを取り付けた。点0, 点A,点Bおよび点Cは同一の鉛直面内にあり, 物
体はすべてこの鉛直面内で運動するものとする。 また, ばねはこの鉛直面内で水平
方向にのみ伸縮するものとする。物体1と円筒面および水平面との摩擦は無視して
よい。重力加速度の大きさをgとする。解答は全て解答用紙の所定の欄に記入せ
よ。
0
物体1
R
A
h
物体2
OO
ばね
C
B
はじめ,物体2は点Cで水平面に固定されているものとする。点Aからすべり
始めた物体1は, 点Bを通過した後,ばねの右端に到達し,ばねを押し縮めた。
その後,物体1はばねの復元力により押し戻され, ばねが自然長となったときにば
ねから離れた。このとき以下の問いに答えよ。 解答には, g, h, k, mおよびRの
うち必要なものを用いよ。
◇M4(436-33)

間1 物体1が点Bを通過するときの速さか」を求めよ。
問2物体1が点Bを通過する直前と直後において, 円筒面および水平面が物体
1に及ぼす抗力の大きさを, それぞれ N, Naとする。Ni, N2 を求めよ。
間8 物体1がばねの右端に到達してから, ばねの長さが最小になるまでの時間
を求めよ。
間4 ばねの長さが最小となるときのばねの縮み量x」を求めよ。
次に,物体2が水平面に固定されておらず, 自由に動くことができる場合を考え
る。はじめ,物体2は点Cに静止しているものとする。 点Aからすべり始めた物
体1は、ばねの右端に到達し, ばねを押し縮めた。物体1と物体2はばねの復元力
をうけて運動し, ばねが自然長となったときに物体1はばねから離れた。物体2と
円筒面および水平面との摩擦は無視してよい。 このとき以下の問いに答えよ。 解答
には, g, h, k, mおよびRのうち必要なものを用いよ。
問5 物体1がばねの右端に到達した後,ばねの長さが最小となるときの物体1と
物体2の速さを, それぞれ02および03とする。 vzおよびv3を求めよ。
問6 ばねの長さが最小となるときのばねの縮み量x2を求めよ。
問7 ばねから離れた直後の物体1の速さ D4 を求めよ。