Question

たたた

写真の問題についてですが、図のQ以降は台が水平だから、小物体と台の運動は水平方向だから、水平成分の外力が0なら、運動量保存が成り立ちますが、小物体がQより前にあるとき、
小物体は台の曲面に沿って運動している。つまり運動の成分は水平成分だけではないと思うのですが、なぜ、赤線部のように、「水平方向に外力が働かないから、全ての局面で運動量保存が成り立つ」と言えるのでしょうか？Qより前では、鉛直方向についても外力が0であることが必要なのではないでしょうか？解説おねがいします。

29 運動量保存の法則 ③
図のように、質量Mの台が水平な床の上に置かれている。 この台の上面では,摩擦が
ない曲面と摩擦がある水平面が点Qでなめらかにつながっている。 台の水平面から高さ
にある面上の点Pに質量mの小物体を置き 静かに放す。ただし、空気による抵抗は
なく、重力加速度の大きさをgとする。
< 2004年 本試>
h
P
小物体(質量m)
台 (質量M)
床
R
問3 問2と同様に台が床の上で摩擦なく自由に動く場合, 小物体は, 点Qを通り過ぎ
たのち, 点Qからある距離だけ離れた位置で台に対して停止した。 この時点における
台の床に対する運動はどうなるか。 正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。
① 小物体が停止しても,台は動くが, その進む方向は点Pの高さんによって決まる。
② 小物体と台の間の摩擦力により, 小物体が停止しても台は右向きに進む。
③ 小物体が曲面を下っている間は,台は小物体と反対方向に進むので, 小物体が停
止しても、慣性の法則により台は左向きに進む。
④ 小物体と台をあわせた全体には水平方向に外力がはたらかないため,運動量保存
の法則により, 小物体が停止すると台も停止する。
X△
問3台と小物体の系には水平方向に外力がはたらかないから, 運動のすべての局面で
運動量保存の法則が成り立つ。 小物体が台に対して静止し, 小物体と台が一体となっ
て運動するときの速度を V' とすると, 運動量保存の法則より、
Palak' su
0=(m+M)V' よって, V'=0 したがって, ④ が正しい。
SHETA
LAIT W
31