7. 次の文を読み、 問題に答えなさい。
ブランコに乗って、 遠くに飛ぶにはどこでプランコから飛び出すのが良いか調べ
るために、ブランコの代わりに、振り子を使って考えることにした。
右図の振り子は、 小さなおもりを軽くて伸びない糸でつなぎ、 糸とおもりは、 希望
する位置で切り離すことができる。実験をする床は水平であり、 空気抵抗や摩擦など
の影響を考えなくてよい。 おもりをA点で静かに放したら、 A点と同じ高さのD点ま
で行き、A点にもどってきた。 B点は振り子の支点Cの真下をおもりが通過する点、
M点はB点からD点に行く途中の通過点である。a、 b、d点はそれぞれA、B、 D
点の真下の床の位置である。
(1)A点で静かに止まっているときのおもりの位置エネルギーは0.5J、B点でのおもりの運動エネルギーが0.2
Jであった。おもりの力学的エネルギーとおもりの水平位置との関係のグラフを、解答欄に描け。
(2) A点からおもりを静かに放した。 M点でおもりを糸から切り離したら、おもりは空中に飛び出した。その後、
支点
C
5コ
55丁
B
M
床
d
a
b
おもりが達する床からの高さのうち、最も高い位置はどうなるか。
の D点より少し高い
の M点と同じ高さ
(3)(2) で、おもりが床に着く直前のおもりが持つ運動エネルギーは何Jか。 ただし、 床に着く直前のおもりの
位置エネルギーはOJである。
(4)次に、はじめの位置Aからおもりを静かに放し、D点でおもりを糸から切り離した。その後、 おもりの運動
2 D点と同じ高さ
3 D点より低くM点より高い
はどのようになるか。
