必修
基礎問
18 力学的エネルギー保存の法則
図のように,下端が固定されて自然な長さになって
いるばね定数kの軽いばねが,傾きのなめらかな斜
面に沿って置かれている。 いま, ばねの端から斜面に
沿って距離Lだけ離れた点より, 質量mの小物体を
静かに放した。小物体の速さは,斜面を滑った後の小
物体がばねを xo だけ押し縮めたところで0となった。 重力加速度の大きさ
をg として,以下の問いに答えよ。
(1) ばねに接触する直前の小物体の速さvo をL,0およびg を用いて表せ。
0
m
(2) 小物体の速度が0となった瞬間のばねに蓄えられているエネルギーEk
をxoおよびんを用いて表せ。
(3) 小物体を放した位置と, ばねがxだけ縮んだ位置における重力による
位置エネルギーの差Eを, L, 0, m, xo およびg を用いて表せ。
(4) ばねの縮み xo をk, L, 0, mおよびg を用いて表せ。
(山形大)