物理
高校生
解決済み
高校物理の問題です。
(1)で解説にsin30°があるんですけど、どこから30°と分かるのか分かりません。(1)を全体的に説明をお願いしたいです🙇♀️
入試問題研究 第73回 2001年 東京大学 ① 等加速度運動、衝突
右図のように、 鉛直方向に立っているなめらかな壁から距離
Lの支点Oに、 長さ 2L の糸を結びつけ、その先に質量
mの小球をつけておく。 糸の質量や小球の大きさは無視で
き、空気抵抗や支点での摩擦はないものとする。 重力加速度を
g として以下の問いに答えなさい。
I この小球を、糸をピンと張った状態で水平に近い角度でA B
点から静かにはなすと、 糸がまっすぐに伸びた状態で運動し、
小球は壁のB点に速さ v で衝突した。 壁ではねかえった小
2L
球は、 糸がたるんだ状態で放物運動し、もっとも高く上がった地点C点は、支点0の真下の方向にあった。
ただし、壁との衝突は完全弾性衝突とは限らない。
(1) 衝突直後における小球の速度の鉛直方向成分の大きさを求めなさい。
(2)
もっとも高く上がった地点 C点と衝突地点B点の高低差を求めなさい。
(3) 衝突直後から再び糸がピンと張る状態になる瞬間までの時間を求めなさい。
入試問題研究 第73回 2001年 東京大学 ① 等加速度運動、衝突(解答・解説)
右図のように、 鉛直方向に立っているなめらかな壁 ( から距
離 Lの支点Oに、 長さ 2Lの糸を結びつけ、 その先に質量m
の小球をつけておく。 糸の質量や小球の大きさは無視でき、 空
気抵抗や支点での摩擦はないものとする。 重力加速度をgとし
て以下の問いに答えなさい。
Ⅰ この小球を、糸をピンと張った状態で水平に近い角度でA
点から静かにはなすと、糸をまっすぐに伸びた状態で運動し、 小
球は壁のB点に速さで衝突した。 壁ではねかえった小球は、
糸がたるんだ状態で放物運動し、もっとも高く上がった地点 C
点は、支点の真下の方向にあった。 ただし、 壁との衝突は完
全弾性衝突とは限らない。
(1) 衝突直後における小球の速度の鉛直方向成分は変化
しないから、 衝突前の速度の鉛直成分だから、
30°
2L
1
鉛直成分 vsin 30°=v
2
√3v
参考 衝突前の水平成分 vcos 30°=
2
(2)
もっとも高く上がった地点 C点での鉛直方向の速度はゼロだから、 v-v=2ax より、
02- (12/20) =2
=2(-gly だから、y=
より、高低差は
8g
02
8g
である。
(3)
糸が再び張るのは同じ高さになったときだから、 x=vot+
tt/zatより、0=1/2t+1/2(-g)ピだ
ひ
U
から、t= になる。 したがって、 糸が再び張る時刻は
g
後である。
g
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ありがとうございます！
真ん中の90°は円運動をしている接線方向ということでいいですか？