10運動方程式
水平面上に置かれた質量 Mの
箱Qの中に質量Mの小物体Pを
入れ、静止状態から箱に外力F,
を水平右向きに加えて運動させ
る。PとQの間の静止摩擦係数を μo)動摩擦係数をμとし、Qと水平
面の間の動摩擦係数もμとする。重力加速度をgとする。
まず,F=Foのとき,P, Qは一体となって運動した。
(1) 加速度を求めよ。
(2) PがQから受けている摩擦力カの大きさげを求めよ。
(3) P, Qが一体となって運動するためには, Foはいくら以下でなけ
ればならないか。その限界値 F,を求めよ。
次に, F= F(> F)として, 静止状態から動かすと, Pは箱Qに
対して滑って動いた。
(4) Pの加速度aとQの加速度Aをそれぞれ求めよ。
(5) はじめPはQの左端から1の距離の所にあったとする。PがQの
左端に達するまでの時間tを求めよ。
最後に,外力は加えず,静止状態から箱Qだけに右向きの初速 voを
P
F
与える。
(6) Pが1離れた箱の左端に達するためには, voはいくら以上である
(鹿児島大+名古屋市立大)
べきか。
Level(1)~(4) ★ (5), (6) ★
Point-& Hint
(1) P, Qを一体として扱う。
(2) Pだけの運動方程式を考える。
(3) PとQの間に滑りがないので, fは静止摩擦力である。
(4)作用·反作用の法則が大切。
(5), (6)箱Qに対するPの運動(相対運動)を考えるとよい。