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物理
B 図 5 (a)のように, 水平でなめらかな床面上に台車を置く。 台車には薄くて硬い
板が鉛直に固定されており, 板の上端の点0から, 軽くて伸び縮みしない糸で
質量mの小球がつり下げられて、最下点で静止している。 小球を除いた板を含
む台車の質量を M,重力加速度の大きさをgとする。
図5(b)のように,糸がたるまないようにして,板面からの水平距離が ℓ,最下
点を通る水平面からの高さがんの位置に小球を持ち上げ, 全体が静止した状態
で小球を静かにはなすと,小球が動き出すと同時に台車も床面上を動き出した。
その後、小球は最下点で板面と垂直に衝突した。 板を含む台車を単に「台車」とよ
ぶこととし, 小球と板の衝突は弾性衝突であるものとする。 小球の大きさは無視
でき,小球と板が衝突する直前・直後の小球と台車の速度は図5で水平右向きを
正とする。 また, 小球と台車は同一鉛直面内で運動をするものとし, 台車が傾く
ことはないものとする。
(
糸 板
小球
m
最下点
台車
(a)
M
床面
図 5
(b)