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発展問題 152
152. 連結された物体と摩擦■ 図のように, 粗い水平
面上に置かれた質量Mの物体Aが, なめらかな滑車
を介して,質量mの物体Bと軽い糸でつながれている。
Bを静かにはなすと, Aが距離Dだけすべり, 水平面
上に固定された軽いばねと衝突して, ばねをxだけ押し縮め, 物体A, Bの運動が停止
した。 Aと面との間の動摩擦係数を μ, 重力加速度の大きさをg とする。
(1) Aがばねと衝突する直前の, 物体AとBの運動エネルギーの和と速さを求めよ。
(2) Aがばねと衝突してから停止するまでの間において, ばねの弾性力による位置エ
ネルギーの変化を, m, M, D, x, μ, g を用いて表せ。
(和歌山大改)
A
M
ヒント
2 AとBの力学的エネルギーの和は, 動摩擦力による仕事の分だけ減少する。
100000004
D→
m
B