Question

セス

重心速度一定を使って求めていただきたいです。

A 図1のように,水平でなめらかな床面上に台車があり, 台車の上には人と物体
A, Bが載っている。はじめ, 台車, 人, 物体 A, Bはすべて静止している。。台
車と人の質量の和はM, 物体A, Bの質量はともにmであり, 水平右向きを速
人さ車合
度の正の向きとする。
いま,人が物体Aを速度 -uで水平に投げると, 台車と人, 物体Bは一体と
なって速度 V, で動き出した。
A
B
htam
床面
図1+M)|/
問1
V;を表す式として正しいものを, "次の0~®のうちから一つ選べ。
Vi=
1
1M
No M)
m
m
m
0
-u
M+m
ー4
ーu
M+2m
M)
M+m
ara
m」
M+m
m
O
m
u
M+2m
M+2m
m
m
の
*1u
M+m
*u
M+2m
Vi- -mu.

Answer 1

ととろ

時刻t秒後の台車の位置はVt, 物体Aの位置は-ut,
重心は動かないので
-m×ut + (M+m)Vt = 0
V= mu/(M+m)

運動量保存則なら
-mu + (M+m)V = 0
V= mu/(M+m)

セス

重心は動かないのでしょうか？速度一定で動いていませんか？

ととろ

系に外から力が働かないから
運動の第１法則より
重心の速度はゼロ

ととろ

というか、運動量保存則を使わないのはなぜですか？

ととろ

相対運動の問題かと思って見直してみたけどそうではないみたい。

台車が最初に動いていたなら重心はその速度で動き続けるけど、静止しているからそうではない。

なめらかな床自体が動くのなら重心は動くけど床に対する相対速度はやはり-u, Vで計算は同じ

セス

返信遅れてすみません。
台車が初期状態で静止していたら重心速度一定はなぜ成り立たないのですか？
また、-m×ut + (M+m)Vt はなぜ0になるのですか？

ととろ

初期状態で静止している時、重心の速度は0
物体を投げて動き出した後、重心の速度は0

重心の速度は一定になっています。

＞なぜ0になるのですか？
重心速度の一定値が 0 だから