Question

ばあ

この問題が解説読んでもわかりません
なぜ⑤ではダメなのでしょうか

さらに,Bさんは、図4のように、質量がMで、仰角が0である斜面をもつ三
角台と,質量 m の小物体を用意し,以下の【実験2】を行った。
mglsin=12/21w28/1/2mv2
0
E
m
小物体
Usint.
M
$250
三角台
図 4
V₁ + V = 0
mu + MV = 0
[④]
【実験2】 三角台を水平な床に置いて手で支え, 三角台の斜面上に小物体を静止さ
せる。 小物体と三角台から同時に手を放したところ, これらは運動を始め
いた。
0= max MX
Coso
物理
床
小物体が斜面上を、斜面に沿った向きに長さℓだけすべりおりたときの小物体の
三角台に対する速さはvであった。 床に平行で,図4の右向きを正として軸を,
床に垂直で図4の鉛直上向きを正としてy軸をおき,床に対する小物体の速度の ,
成分をそれぞれひとし, 床に対する三角台の速度をVとする。 ただし,速
度の水平成分は図4の右向きを正とし, vx > 0, vy < 0, V<0である。 また, 重
力加速度の大きさをgとし,空気の抵抗とすべての摩擦を無視する。
問4 【実験2】において, 小物体が斜面をすべりおりる前後で運動量保存則が成り
立つことを用いて得られる関係式として正しいものを、次の①~⑥のうちか
ら一つ選べ。 12
v cose + V = 0
mucose + MV = 0
- 15 -
③ mux + MV = 0
⑥muy = 0

問4 12 正解 ③
小物体と三角台からなる系は,水平方向に外力をうけ
ていないので,水平方向の運動量保存が成立する。運動
量保存の法則を含む基本の物理法則は慣性系で成立して
いて,本設問の設定では床に固定した座標系で物理法則
を記すのが自然であろう。とすれば, 床に対する速度で
記された物理量からなる式を選ばねばならない。 放した
後の床に対する小物体の速度の水平成分はv であるか
ら,これで記された ③ が最も適当である。
x
は三角台に対する小物体の相対速度(v^- V.02-0)
の大きさであるから,
>WELTER
v = √(v₁ − V)² + (v₁ - 0) ²
−0)²0
である。また,図2-1からでもどは
vcose= v, - VOD
である。” を用いて運動量保存の法則を書き表すと
m (vcose + V) + MV=0&30
となる。
問5
0
V₂-V AVE
図 2-1