2
半径Rの円筒が中心軸を水平
にして固定されている。この
円筒の内面の最下点Pに小球を置
き,円の接線方向に初速度を与え
る。このとき小球が円筒内面から離
れることなく円運動をつづけるため
には、初速度の大きさをいくら以上
にすればよいか。 ただし, 重力加速
度の大きさをgとし, 円筒内面はな
めらかであるとする。
三橋元流で
解く!
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となり.
0
ですね。
なめらかな面なので力学的エネルギー保存則が成立します。 そこで、次
のような問題を考えてみましょう。
準備 図7-23のようななめらか
な斜面があって, 小球に最下点で初速
度を与えて, 高さ2Rまですべり上が
らせるにはどれだけの初速度の大きさ
が必要かという問題です。
この場合,小球は高さ2Rにぎりぎ
り達すればよいので, 高さ2Rのとき
速さ0でかまいません。 そうすると,
このぎりぎり2Rまで達するときの初速度の大きさを1とすると、力学
エネルギー保存則より.
2
mv² = mg 2R
R
円筒内面の最高点をQとします。点Qは点Pの真上でPから
測って高さ2Rです。 小球が円筒内面から離れることなく円
動をつづけるということは, 小球が点Q まで達するということ
Vo
P
図7-23