Question

‪( ´▿` )‬

この問題の(2),(3),(4)の解説がよくわからず、
どうやって式を立てればいいか分かりません
解説よろしくお願いします💦

k pl
小球A 小球B
115 力学的エネルギーの保存■なめらか
な水平面上に, 一端を壁に固定されたばね定数
[N/m] の軽いばねの他端に質量m[kg] の小
球Aが取りつけられていて, 小球Aに接して質量3m[kg] の小球Bが置かれている。
水平面は, なめらかな斜面とつながっている。 AとBが接したままばねを自然の長さ
[m〕 だけ押し縮めた後, 静かに手をはなしたところばねが自然の長さになった位置
でBはAから離れた。 重力加速度の大きさをg [m/s2] とする。
(1) ばねを押し縮めるために加えた仕事 W [J] を求めよ。
(2) 小球Aから離れた直後の小球Bの速さ [m/s] を求めよ。
(3) 小球Bが離れた後, ばねの伸びの最大値 x {m} を求めよ。
(4) 小球Bが達する最高点の水平面からの高さん [m] を求めよ。 [17 東京農大改) 11

4
答 (1) 加えた仕事はばねの弾性力による位置エネルギーになっているので
W 1=1 / kײ²= 1/2 kl ² {J}
(2) ばねが自然の長さになったときにBはAから離れる。 手をはなしたと
きにばねは(1)の弾性力による位置エネルギーをもっており、自然の長さ
になったときはAとBの運動エネルギーのみをもっているので、AとB
を一体として力学的エネルギー保存則の式を立てると
Z
0+ 1/2kl² = 1/(m +3m) v³² +0
2
4mv²=kl²
よって
V=
[m/s]
(3) ばねに取りつけられたAの運動を考えると, ばねが自然の長さになっ
たときの力学的エネルギーはAの運動エネルギーのみである。 ばねの伸
びが最大になったときにAの速さは0になるから, このときの力学的エ
ネルギーは弾性力による位置エネルギーのみである。 したがって, 力学
的エネルギー保存則より
~mv² + 0 = 0 + 1/{kx² kx² =mv²
kl2 7 k
4m 2Vm
2
(2) の結果を用いて h=
kl² kl²
4m 4
(2)の結果を用いて kx²=m-
よって
(4) BがAと離れた後のBの運動を考えると, Aと離れたときのBの力学
的エネルギーは運動エネルギーのみである。 Bが最高点に達したときの
速さは0になるから,力学的エネルギーは重力による位置エネルギーの
みである。 したがって, 力学的エネルギー保存則より
1.3mv²+0=0+3mgh
=
=
h = y²
2g
kl²
1 kl²
-
2g 4m 8mg
[m〕
物体(この場合はばねと
小球 A, B) に保存力以外の
力が仕事をすると,それだ
物体の力学的エネルギーが
化する。
2 (小球A,Bの運動エ
ルギー)+(ばねの弾性力に
位置エネルギー)=--
となる。
3 (Aの運動エネルギー)
( ばねの弾性力による位置
ネルギー) =一定となる。
④ (Bの運動エネルギー)
(Bの重力による位置エネ
ギー)=一定となる。

Answer 1

讃岐弁琴葉茜先生

＊ここに投稿した写真のとおり手書き解説を書いています！
＊解説を分かりやすくするために図と言葉をたくさん使うので時間がかかります

＊俺が書いた「高校物理=力分野=覚えたい物理現象と問題解法」というクリアノートのURLは
https://www.clearnotebooks.com/ja/notebooks/2119634
です
　
＊少々お待ちください！

讃岐弁琴葉茜先生

＊今は力学的エネルギー全体について解説する必要ができたので力学的エネルギー全体について解説を書いています！
＊書いた解説を写真に撮ってここに投稿しました
＊時間はかかりますが分かりやすい解説を書きますので少々お待ちください！

讃岐弁琴葉茜先生

＊力学的エネルギーについて手書き解説1枚をまた書きましたので写真を撮ってここに投稿しました！
＊力学的エネルギーについての手書き解説はあと1枚で完成で次は生徒様の質問について解説を書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊力学的エネルギーについて手書き解説が完成したので写真を撮ってここに投稿しました！
＊次は生徒様の質問について解説を書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(2)の手書き解説を途中までですが書いて写真に撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(2)(3)(4)の解説を書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(2)の手書き解説を途中までですが書いて写真に撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(2)(3)(4)の解説も書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(2)について解説が完成したので写真を撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(3)(4)の解説も書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(3)の手書き解説を途中までですが書いて写真に撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(3)(4)の解説も書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(3)の手書き解説を途中までですが書いて写真に撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(3)(4)の解説も書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(3)について解説が完成したので写真を撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(4)の解説も書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(4)の手書き解説を途中までですが書いて写真に撮ってここに投稿しました！
＊こんな感じで問(4)の解説も書きます！

讃岐弁琴葉茜先生

＊問(4)について解説が完成したので写真を撮ってここに投稿しました！
＊お待たせしてすみませんでした！

讃岐弁琴葉茜先生

＊水平バネによって単振動する物体の速度と加速度と振幅についてまとめた手書き解説を写真に撮ってここに投稿しました！
＊遅くなってすみませんでした！