『カ学的エネルギーの保存
下端を固定し鉛直に保たれたばね定数kのばねがある。ばねの上
端に板B(質量 m) を取り付け, その上に物体 A (質量 M) を置いた。
鉛直下向きにx軸をとり,ばねが自然の長さのときのBの位置を原
点とする。重力加速度の大きさをgとする。
(1) A, Bが静止しているときのBの位置はア]である。
(2) この状態からさらに下方に押し,位置xoの位置で手を離すと,
A, Bは一体となって上昇を始めた。上昇の途中でAはBから離
れ,上昇をつづけた。一体として上昇する間, Bの位置がxのとき
の下向きの加速度を a, AがBから受ける垂直抗力の大きさを Nとすると, Aおよ
びBの運動方程式は,それぞれMa=_イ
A
B
Xo
ma= ウとなる。
AがBから離れる瞬間のBの位置は エ]
で,そのときのAの速さはオ]で
ある。実際に AがBから離れて運動するためには, xo>カ]でなければならない。
(M+m)g
k
(ウ) mg+ N-kx
解答(ア)
(イ) Mg-N
(エ) 0
kxo
2(M+m)g
(オ)
-2gx0
(カ)
M+m
k
Foo