簡明で
ってい
訓を使
「重
=]
第二問 ( 30点)
図1-1のような発射台から,図 1-2に示す操作によって、体積を無視できる質量 m[kg]の
小物体を打ち出す場合を考える。斜面は水平面に対して角度d[rad] だけ傾いている。重力加
速度の大きさは [m/s]である。 ばねは質量が無視でき, ばね定数は [N/m] である。 図1-1
に示すように,自然長のばねと小物体が接するときの小物体の位置を A, 小物体が打ち出さ
れるときの位置をBとし、位置Aと位置Bの間の距離を4 [m]とする。 なお, 空気抵抗は無視
できるものとする。
ばね
(自然長)
小物体
futur
斜面
wwww..
10
1
位置 A
lo
水平面
図1-1
図 1-2
位置B
P
はじめに,図 1-2の左図に示すように, 小物体が斜面上の位置Aから距離 [m]の位置に
くるように、指でばねを押し縮めた。
(1) この状態で, ばねが有する弾性エネルギーを求めよ。
次に, 小物体から指を離すと, 小物体は斜面を登る向きに運動して, ばねから離れた。
(2) ばねを離れた直後の速度を求めよ。
(3) 小物体が位置 B に達するために必要なんの条件を求めなさい。
(4) 小物体が位置Bを通過するときの, 小物体の速さ vを求めよ。
(5) 小物体は位置 B で斜面から離れた。 物体が到達する最高点を、位置Aからの高さで表
せ(vを用いてよい)。