反発係数の式は直線上の衝突でしか使えないのは何故ですか？

22 30 なめらかな水平面上に静止して いる質量Mの小球Bに質量m の小球Aがx方向への速度 v で 弾性衝突した。 衝突後、図のよう にAはx軸から角度8(>0)の方 向に速さで運動し, Bは角度 0 この方向に速さVで運動した。 A A B 0 Vo x M 10 m (1)x方向およびそれに垂直な方向での 運動量保存則の式を示せ。 (2) エネルギー保存則の式を示せ。 B V (3)vVの大きさを,m, M, vo を用いて表せ。 0 を用いてはいけ ない。 (4)Mとm が等しいとき, 角度はいくらになるか。 鼻だ。 (東邦大)

(１)のところで、なぜ①と②を足す時と、引く時があるのですか？

142 衝突後にはねかえる条件■なめらかな水平面上で静 A 止している質量Mの物体Bに,質量mの小球Aを速さで衝 突させる。 小球Aと物体Bとの間の反発係数をeとする。 (1) 図の右向きを正の向きとして,衝突後の小球Aの速度と物体Bの速度Vを求めよ。 (2) 衝突後, 小球Aがはねかえる (速度の向きが変わる) ための,eの条件を求めよ。

(1) 解答を見て理解できたんですけど、自分の答えがどこから間違っているのか分からないので指摘をお願いします🙇‍♀️

197 小球と床との繰り返し衝突■なめらか で水平な床上の点0から, 水平面から0の角 7. 運動量の保存 95 との1回目の衝突をし, 再び放物運動をした 後,点 Q2 で 2回目の衝突をした。 その後, 度に小球を速 vo で投げ上げた。 点 Q.si 1.sico Ve Vocoso 小球は床と衝突を繰り返し,点Rを通過して以降, はねかえらずに床の上をすべり出し た。小球と床との間の反発係数を ex<1),重力加速度の大きさをgとして、次の各問に 答えよ。 L₁ QL2Q2 R (1) 点から Q1 に達するまでの時間はいくらか。 (2)点とQ の距離 L, はいくらか。 0 bis (3)QQ2の距離 L2はいくらか。 またはいくらか。 L1 (4) 点OとRの距離Lを, vo, 0, g, e を用いて表せ。 (大阪工業大改) 例題15) やや [m) 転員(6) の主 y A JA

（2） 投げた時に初速度があるのに自由落下として考えていいのはなぜですか？ 壁に衝突前後で鉛直方向の速さが変化しないというのはわかるのですが、それでも投げた時に初速度があるから鉛直投げ下ろしで考えないといけないんじゃないんですか？ 解説をお願いします🙇‍♀️

第1章力学 問題 24 固定面との衝突 図のように,質量m 〔kg) の小球を水平な床の鉛直 上方h 〔m〕の位置から, ([m) 離れたなめらかで鉛直な 壁に向かって、壁に垂直な水平方向に初速度v 〔m/s) で投げたところ, 小球は壁に当たってはね返り, 床に 落下した。 小球と壁との間の反発係数(はね返り係数) をeとし,重力加速度の大きさをg〔m/s2) とする。 (I) 小球を投げてから壁に当たるまでの時間はいくら か。 小球を投げてから落下点に到達するまでの時間は いくらか。 (3) 壁から落下点までの水平距離はいくらか。 物理 衝突によって鉛直方向 (壁に平行な方向) の速度成分は変化しないので 鉛 直方向では壁に当たる前と後に分ける必要はない。 求める時間をた〔s〕とす ると,距離〔m〕の自由落下と考えて、 1 h = 29t22 よって,t= 2h -[s] g [s]である。この (3) 壁に当たってから落下点に到達するまでの時間は 間 水平方向には右向きに速度 ev [m/s] の等速度運動をするので、 求める 水平距離 x[m] は, 2h x=ev(tz-t) = ev [[m] wg v (4) 小球が壁から受けた力積は, 垂直抗力によるものである。 (4) 小球が壁から受けた力積の大きさはいくらか。 Pointe <愛知工業大 〉 物体が受けた力積の求め方には,次の2つがある。 (i) (物体が受けた力) × (力を受けた時間) (解説) (I) 小球を投げてから壁に当たるまでの間, 水平方向には左向 きに速度v [m/s] の等速度運動をするので,求める時間を 物体が受けた力積 t] 〔s] とすると, 01 = vt₁ よって, =- (s) ひ (2) 壁に衝突することで, 速度がどのように変化するか を考えよう。 壁はなめらかなので, 壁と接触している 間に壁から受ける力は、垂直抗力のみである。 そのた め,壁に平行な方向の速度成分 (右図のvy) は変化せず, 壁に垂直な方向の速度成分 (右図のvx) は変化する。 反 発係数をeとすると,次のようにまとめられる。 vx なめらかな壁 Vy → 垂直抗力 evx (ii) 受けた力の方向の物体の運動量変化 この問題では、壁と接触している時間がわからないので, (i)では求められ ない。 (ii) 運動量変化で求めよう。 水平右向きを正として、水平方向の運動量 ま 変化より 内系材(小球が壁から受けた力積)= m.ev-m(-v) 運動量変化 =(1+e)mv〔N・s〕 注 反発係数eの値の範囲は0≦e≦1であり, e=1の衝突を弾性衝突(または完全 弾性衝突), 0e<1の衝突を非弾性衝突, e=0の衝突を完全非弾性衝突という。 toder Vy Point なめらかな壁に反発係数eの衝突をするとき, ・壁に平行な方向 壁に垂直な方向 52 52 速度成分は変化しない。 ・速度成分は向きが逆に,大きさが倍になる。 (1) (8) (2) 2 (s) 2h 12h (3) ev Ng [[m] ひ g (4)(1+e)mv〔N's〕 5. 力積と運動量

なぜ自分の回答だとvがちがくなるのですか？ 衝突後の向きは仮定してもいいですよね？

142 衝突後にはねかえる条件なめらかな水平面上で静 A Vo 止している質量Mの物体Bに,質量mの小球Aを速さ v。で衝 突させる。小球Aと物体Bとの間の反発係数をeとする。 (1) 図の右向きを正の向きとして, 衝突後の小球Aの速度と物体Bの速度Vを求めよ。 (2) 衝突後, 小球Aがはねかえる(速度の向きが変わる) ための, e の条件を求めよ。 例題 3 B

至急！！！ 下線の部分が分かりません。

求めよ。 き人と 143 弾性衝突と完全非弾性衝突■ なめらかな水平面上で A 静止している質量mの小球Bに質量mの小球Aを速さで 衝突させる。 図の右向きを正の向きとする。 Vo B (1) 衝突が弾性衝突の場合について, 衝突後の小球Aの速度vと小球Bの速度UB を求 めよ。 また,「衝突前後での力学的エネルギーの変化を求めよ。 (2) 衝突が完全非弾性衝突の場合について, 衝突後の小球Aの速度と小球Bの速度 ひB を求めよ。 また, 衝突前後での力学的エネルギーの変化を求めよ。 例題 32

物理のエッセンス　力学　74 運動方程式 解答では発射された質量mのガスを正と仮定していますが、私はロケットとは逆方向だと仮定し負にしました。 3枚目が私の考え方なのですが、合っていますでしょうか？

60 力学 以下,滑らかな水平面上での現象とする。 70 2kgの球Pと10kgの球Q が図のように衝突し た。 衝突後のQの速度を求めよ。 71* 静止している質量Mの木片に質量mの弾丸が速 さひで突き刺さった。 木片の速さを求めよ。 ま た、系から失われた力学的エネルギーEを求めよ。 72* 質量Mの粗い板が置かれている。 質量mの物体 が速さで飛んできて, 板上をすべり,やがて板 に対して止まった。 最後の全体の速さ”はいくらか。 運動工か? なんでだ... 73 静止していた物体が,質量mとMの2つに分裂し した。両者の速さの比v/Vと運動エネルギーの比をそ れぞれ, m, M で表せ。 m vo 6m/s 3m/s Po- mvo ■ 運動量保存則はベクトルの関係だから,直線上に限 らず,平面上で起こる衝突･分裂に対しても成り立つ (証 明は前ページちょっと一言と同じ)。 そのような場合には x,y 方向それぞれの成分について式を立てる。ときに は,運動量のベクトル図を描いて考えてもよい。 High 物体系に働く外力の和が0とな Miss 摩擦があると運動量保存則が使えないと思う人が多い。 でも物体と 板の間の摩擦は内力だ。 作用・反作用 3m/s M V A M 0? m トク 静止からの分裂速さは(運動エネルギーも) 質量の逆比 ムズム 74* 速さ Voで進む質量Mのロケットから質量mのガスを後方に噴射したとこ ろ, ロケットから見てガスはuの速さで遠ざかった。噴射後のロケット(質量 M-m) の速さ Vはいくらか。 相対速度の考え方 M V2 V2

問3の問題で、右向きに速度uを置いたので、設問の設定時にはuが負の速度として出てくると思ったのですが正でした。 なぜでしょうか？ 教えてください🙇‍♀️

図のように、滑らかな水平面上に,質量Mの小物体Bが置かれ, その右方には, ばね定数kの軽い ばねが取り付けられた質量mの小球Cが置かれている。 いま, Bの左方から質量mの小球Aが速さvo でBに向かって運動し衝突した。 A, B, C の運動はすべて同一直線上で行われ, 空気の抵抗は無視で きる。また, A,B間の反発係数はe として,次の問に答えよ。 ただし,速度, 力積等のベクトル量は, 図の右向きを正とする。 A 10 (5 m-eM m+M 1 mvo ⑤ 衝突直後のA,Bの速度をそれぞれ”, Vとする。 これらを求めよ。 1 2 (5 -Vo m eM m+M m(m-eM) m+M V 5) V. ③③ -mvo -Vo 6 3 問2 衝突の瞬間, AがBから受ける力積を求めよ。 mM m+M (6 20 mM k(m + M) ハイレベル物理 前半 第4講 チェックテスト DV√TH OV√ m ① V. ② V. k m+M em - M m+M 6 (③3) -Vo em m+ M M V k -Vo (4) 6 V M(em-M) m+M -V (7) V (4 m m+M B -Vo M (1+e) M m+M -Vo 問3 Bがばねと接触している際, ばねが最も短くなるときのBの速度を求めよ。 M 10 2 V m+M m m+M fetal. 問4 問3のとき, ばねの自然長からの縮みはいくらか。 -Vo mM √k(m-M) 4 3 V m+M V k -V 3 (1+e)mM (m+M)2 -Vo mM m+M V (1+e) mM m+M 8 5 4 V ⑦V ooooo -V0 (1+e) m m+M Vo (8) -Vo (1-e) mM (m + M)² m-M k m √k (m + M) V C (1+e)mM m+M ⑧V m 4 Vo M √k(m + M)

x方向は力積なしの意味がよく分かりません。 教えてください🙇🏻‍♀️

チェック問題 2 固定面との斜衝突 質量mの小球を自由落下させ,傾き 30° のなめらかな斜面に衝突させたところ, 20 水平にはね返った。 衝突直前の速さを v として,次の量を,( )内を用いて表せ。 * (1) 衝突直後の速さ” (vo) * (2) この衝突の反発係数e (3) 斜面から小球が受けた力積の大きさI(m,vo) 解説 (1) なぜそのように分けるので すか? 500 m (2) 方向のみに注目して,e= どうしたらよいのか, はじめの一歩がわかり ません。 30° まずは,斜面と平行成分 (3軸), 垂直成分 (y 軸) に速度を分解して, 前中後の図をかくよ。 001 y SOD CIT y軸と逆向き ① を代入して、Iについて解くと, I = Vo それは、図のように, x 軸方向には全く 力積を受けない(重力の力積は衝突時間 が短く無視できる) から, 運動量が保存す ることと,y 軸方向は衝突面と垂直だから, 反発係数eの式が使えるからだよ。 x 方向のみに注目して、《運動量保存則》(p.139)より, 001 mvo sin 30°= mv cos 30° 09.00 1 (m) coll V₁ (m) 2 -mvo √3 標準 6分 Vo ① ( ① より ) 30% V よって、 v= v sin 30° 1 Vo cos 30° 3 (3) 方向のみに注目して,〈力積と運動量の関係》(p.137) より, mvo cos 30°+ I = musin 30° x軸方向は 力積なし 30° 30% 457- x

この問題の問3で、なぜ力学的エネルギーの損失が0だと反発係数が1だと分かるのですか？

第2問 物体の運動量や力学的エネルギーに関する探究の過程について、後の問い (問1~6)に答えよ。 (配点30) Yさんはばねを介した衝突現象において, 図1のようなモデルを用いて考察するこ とにした。 質量mの物体Aには質量の無視できるばねが取り付けられていて, 水平 でなめらかな直線のレールの上に置かれているとする。 物体Aに速さひ の初速を与 え, レール上で静止している質量2mの物体Bに衝突させる。 ばねは縮んでいる間 のみ力を及ぼし, 自然長に戻った瞬間に物体Bはばねから離れるとする。 速度は右向 きを正の向きとする。 m Vo 100000000 物体 A 図 1 物体B ④ ばねは最も伸びている。 2m 問1物体Bがばねに接触してから, ばねは縮み始めた。 その後, 物体Aと物体B の速度はある瞬間に同じになった。 このときのばねの様子を説明した文として最 も適当なものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 7 ① ばねは最も縮んでいる。 ② ばねは自然長と最も縮んだときとの間の長さである。 ばねは自然長に戻っている。 レール