Question

桐ヶ谷くん

2枚目の写真。
V3の方向ってどの向きかわかりますか？
わかるならなぜその向きになるのか教えてほしいです。

(解答はすべて物理解答用紙に記入すること)
[1] 図1のようにエV座標をとる。 エリ座標は水平な面であるとする。 この平面
上で質量の小球と質量2の立方体Bの衝突について考える。 初めの状態
で立方体Bは、原点Oに設置してある。 小球Aと立方体Bの衝突の際, 反発
係数(はね返り係数) <e<1)の非弾性衝突を行うものとする。 また, 小球
A や立方体Bの大きさは無視できるほど小さく､小球A や立方体Bの回転は考
えないものとする。さらに、空気抵抗や水平な面との間にはたらく摩擦力を無
視する。
O
図1
x

ⅣV. 初めの状態に戻し,立方体Bを衝突後に自由に動けるようにし,立方体Bの左
面に表面が粗い紙を貼りつけて摩擦がはたらくようにした。 図5のように小球
Aに初速度を与え,x軸に対する角度0で,立方体Bに衝突させた。この衝
突において,立方体Bが小球 A から工 軸方向に受ける力積の大きさを1とする
5
と、摩擦により軸方向に大きさ。
の力積がはたらく。 その結果, 衝突後に
12
小球Aはx軸に対する角度(0
90°)の向きに速さv3 ではね返り,立方
体Bは,速さ V で動き出した。 このとき､小球Aと立方体Bは,x軸方向に
は,反発係数eの非弾性衝突を行うと考えてよい。 なお,図5では,問題に関わ
るため、衝突後の様子は省略している。また,立方体Bに張りつけた紙は,十
分に薄く、立方体の体積や質量への影響は無視できるものとする。
Vo
3
y
図5
立方体 B
IC

問9 この衝突の間に立方体Bから小球Aにはたらく力積の向きとして最も適当
なものを下の選択肢から選び(あ) ~ (え)の記号で答えよ。
(1)
y
(あ)
IC
問10 速さ V3 を Vo, e, 0 を用いて表せ。
答
13
36
問11 角度ç” の正接 tan ç” をe, 0 を用いて表せ。
(え)
(Ite) bocose
Istano -5(1+e)
6 (2e-1)

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

飛鳥

x,y軸正方向です(↗️)
衝突後小球Aがx軸に対してφ(0°≦φ≦90°)の角度で進むことから小球Aがy軸正方向に動くことがわかります。小球Aと立方体B間には摩擦が働くので立方体Bもy軸正方向に動きます。またx軸方向については立方体Bは、おそらくx軸正方向に動くことからわかります。

桐ヶ谷くん

摩擦がない場合、動くのはx軸正方向だけってことですか？

飛鳥

はい。その通りです。

桐ヶ谷くん

わかりました。ありがとうございました！