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一度力学的エネルギー保存則が成り立つ場合を整理してみた方が良いと思います。
力学的エネルギー保存則が成り立つのは、
外力がする仕事が経路によらず一定であり、熱や音など他のエネルギーが発生しない時です。
つまり、外力が保存力のみであり、摩擦や衝突がない場合です。
物理
高校生
解決済み
質問です
ここでは物体がぶつかっているけど力学的エネルギー保存則が使えるってありますが，摩擦がなかったら使えるんですか？
撃力みたいなんは発生しないんですか？
46
学
15 保存則
ばね定数kの軽いばねの一端を質量 Mの円筒容器の底
に固定する。質量m の物体Pと容器の間に摩擦はなく,
容器の厚みは無視できるものとする。 重力加速度の大き
さをする
(1) 図1のように、容器を鉛直にして台上におき, Pを
ばねの上端に静かにのせ, P を支えてゆっくり下げて
いくとき ばねは最大いくら縮むか。
00000000000
図1
(2) 図1のような状態で,はじめPをばねの上端に静かにのせ、急に
Pを放したとき ばねは最大いくら縮むか。
kb
図2
m
ベクトル
k
Vo
Mllllllllll m
図3
(3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて
Pをばねに押しつけてαだけ縮め、 全体が静止している状態で,容
P を同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。トルに
(4) 図3のように、滑らかな水平面上に静止している容器のばねに
Pを水平方向に速さであてたとき,
(ア) ばねは最大いくら縮むか。
(イ) やがてP はばねから離れる。 その後のPの速さを求めよ。
(弘前大)
Level (1) ★★(2)
(3) ★ (4) (7) ★ (1) ★
Point & Hint
ばねの力, 弾性力は kx で,その位置
x= 21=-mg
k
(3) 縮んでいるばねは, 容器には左向きの力
をPには右向きの力を加え続けるから,
離れた後は右の図のように動く。 物体系に
は外力が働かないから運動量保存則が成り
立つ。 それぞれの速さを V, vとし,右向
きを正とすると
速さ
V
←
F
M
m
3.
0 = -MV+mv
MV = mv
①
容器とPだけでなくばね
仲間に含める。 するとば
の力は内力となってくれ
含めても,質量のないば
の運動量は0で, 保存則
は顔を出さない。
一方、摩擦がないから力学的エネルギー
保存則が使える。 もちろん物体系について
3-
であり
2
-ka² = 1/2 MV² + 1/1/1
0=
MV2+1/21m²
②
kM
①,②より Vを消去して
v = a
m(m+M)
初めから①の形で書いて
よい。全運動量が0だか
左向きの分と右向きの分
大きさが等しいはず。
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