物
理
I 図のように,点0を中心とする半径Rの円周の4分の1を断面にもつ中空円筒
と水平面を点Bで滑らかに接続した。水平面からの高さがんとなる円筒面上の点
Aから,大きさの無視できる質量 mの物体1を静かに放す。 水平面上の点Cには
大きさの無視できる質量 mの物体2を置き, これに質量の無視できるばね定数ん
のばねを取り付けた。点0, 点A,点Bおよび点Cは同一の鉛直面内にあり, 物
体はすべてこの鉛直面内で運動するものとする。 また, ばねはこの鉛直面内で水平
方向にのみ伸縮するものとする。物体1と円筒面および水平面との摩擦は無視して
よい。重力加速度の大きさをgとする。解答は全て解答用紙の所定の欄に記入せ
よ。
0
物体1
R
A
h
物体2
OO
ばね
C
B
はじめ,物体2は点Cで水平面に固定されているものとする。点Aからすべり
始めた物体1は, 点Bを通過した後,ばねの右端に到達し,ばねを押し縮めた。
その後,物体1はばねの復元力により押し戻され, ばねが自然長となったときにば
ねから離れた。このとき以下の問いに答えよ。 解答には, g, h, k, mおよびRの
うち必要なものを用いよ。
◇M4(436-33)