Question

😇😇😇

物理の単振動の問題です。
答えが④なのですが、どのようにしたらこの答えなるのかわかりません。
とりあえず、力学的エネルギー保存は立てたのですが…。
得意な方解説お願いします🤲

tmltバ-0+\6が
mvo = 3kA*
|1| 次の各問いに答えよ。
2Vo-A
34
N。
初速
右図のように、ばね定数 k の
軽いばねの一端端に質量 m の小球
を取り付け、水平で滑らかな床面
上でばねの伸縮方向へ単振動さ
せる。まず自然長よりも A だけ
ばれを伸ばして、その位置から縮む方向へ小球に初速を与えたところ、自然長よりも 24 彼
んだ状態で初めて小球の速度が 0 となった。このとき小球が動き出してから初めて小我の
速度が0になるまでの時間を表す式として正しいものを、次の解答群の中から1 つ選び、
マークしなさい。なお、空気抵抗は無視できるものとし、ばねの自然長の長さは 2A よりも
長いものとする。
問1
自然長
wiw
wwA
k
m
A
1
a=-9芸A
1
の解答群)
m
の
Tπ
m
m
2Tπ
4
3
π
m
の
2
3π
m
m
6 π
k
4
3
k
k
k

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

あじのすけ

時間を答えるので、基本的に周期を使います。
運動方程式を考えれば、振動中心と周期はすぐにわかりますね。
ここで、単振動が等速円運動の正射影であることを思い出しましょう。写真のようになります。
わからないところがあれば追加質問をお願いします。

😇😇😇

なるほど！理解できました。
力学的エネルギー保存では解くのが難しいのでしょうか…？

あじのすけ

エネルギーに視点がいくのはとても良いと思います。

実は、力学的エネルギーを用いて求められるのは、基本的に各瞬間の位置、速さです。
状態変化、運動変化の「過程」とはあまり親和性がありません。(これは他のエネルギーも同じ)
斜方投射や自由落下の問題を思い出してみてください。
落下時間や到達時間を考えるのにエネルギーを使ったことは無いような気がしませんか？

ちょっと難しい話になりますが、これは多分次のような事情によるのだと思います。高校範囲で理解できますよ。(写真一枚目)

要は、積分という作業によって、いわゆる「過程」の部分の情報が抜け落ちているんですね。
過程なんかどうでもいい時には、それを考えなくていい分とても便利なのですが、今回のような場合には使えません。

今回は合力Fが弾性力なので、写真二枚目のようになります。こうしてみると、どうしてエネルギー保存が使えないのか明確にわかるはずです。

😇😇😇

結構難しいですね…。
使えないのはわかりました！丁寧にありがとうございました😊