〔8〕
2008 山形
RS 上には,質量Mの台が垂直面 QR に接して置かれていて、台の上面が水平面PQと同一平面
図のように、水平面PQ上に、大きさの無視できる質量mの小物体が置かれている. 水平面
置かれている. ばね 1, ばね2ともにばね定数はkとし, 質量は無視できるとする. また, 水平面
になっている. 水平面 PQ 上にはばね1が, 水平面 RS上にはばね2が, 一端を壁に固定されて
と小物体,台の間の摩擦は無視し,重力加速度の大きさをgとする.
vo
小物体をばね1の固定されていない端に接触させ,自然長からd, だけ縮めぞ静かに手を離し
た。 ばねが自然長に戻ったところで、小物体はばね1から離れ,水平面 PQ 上を右向きに速さ
で運動した.
Q(1) vo をm, k, d を用いて表せ.
その後,小物体は速さで台に乗り移り、同時に台も動きはじめた. 小物体が台上を時間Tの
間に,台に対して距離だけすべった後、 小物体と台は一体となって水平面 RS 上を右向きに一
定の速さ
△ (2) T, V をそれぞれ vo, m, M, g, μの中から必要なものを用いて表せ.
(3) を vo, m, M,g,μ を用いて表せ.
台は小物体を乗せたまま, 速さ V でばね2の固定されていない端にあたった.台があたる前の
ばね2は自然長であった.その後, ばね2は自然長から最大d2だけ縮み,この間, 小物体は台上
をすべらなかった.ここでは、ばね2が自然長からd2だけ縮むまでの運動を考える. 小物体と台
の間の静止摩擦係数を μo とする.
(4) ばね2が自然長からæ (0<x< d2) だけ縮んだとき, 小物体と台の間にはたらく静止摩擦力
の大きさを,m, M, k, æ を用いて表せ.
(5) ばね2d2だけ縮むまでの間, 小物体が台上をすべらないためには, ばね1の縮みをい
くら以下にしなければならないか.m, M, k, g, μo を用いて表せ.
ばね 1
100000001
P
小物体と台の間の動摩擦係数をμとする.
で運動した。
小物体
a
R
台
2
70000000
S