物理
高校生
解決済み
緑の枠線の書き方は、三枚目の写真のようでもいいですか
ー位ちルキー9ロ)
図1のように,なめらか
148.ばねの縮み
な水平面上にばね定数kのばねが置かれ,一
端が固定されている。質量mの物体が速さ
v。でばねの他端に衝突した。
(1) 図2のように,ばねがxだけ縮んでいる
ときの,ばねの弾性エネルギーはいくらか。
(2)(1)のときの物体の速さはいくらか。
(3) ばねが最も縮んでいるときのばねの縮
みはいくらか。
ヒント物体の運動エネルギーとばねの弾性エネルギーの和は, 一定に保たれる。
Vo
一自然の長さ
0000000000
図1
m
.e
大
図2
100000000
0F
m
x
例題18
do
148. ばねの縮み
解答
m
Vo
V e
k
(1) kax (2)
2
m
指針 面からの垂直抗力は仕事をせず, ばねの弾性力 (保存力)のみが
仕事をするので, 物体の力学的エネルギーは保存される。この一連の連
動における力学的エネルギーは,運動エネルギーと弾性力による位置エ
ネルギーである。ばねの縮みが最大となるとき, 物体の速さは0なので,
運動エネルギーは0となる。
1
解説)(1) 弾性エネルギーUは,U= kx?で表される。
(2)(1)のときの物体の速さをひとする。 衝突前とばねの縮みがxのと
きとで,力学的エネルギー保存の法則の式を立てると,
1
-mv?= mu+kx?
1
2
V=
2
2
2
m
ばねが最も縮んでいるとき, 物体の速さは0である。そのときの
ばねの縮みをxoとして, 衝突前とで力学的エネルギー保存の法則の
m
式を立てると,mu3= kx?
-mvo
2
Xo=
Vo
k
2
2
qmyo
16- mus
2
m
2o- aro
K
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