Question

ビビ丸

この問題の2以降がわかりません
2はμmglの使い方
3以降は計算式がわかりません
説明がないとモヤモヤするので
できれば説明もお願いします。

31 物体に作用する力は、保存力とそれ以外の力 (非保存力とよばれる) に分けることがで
きる。そこで,保存力の例としてばねの力 (弾性力) を, 非保存力の例として摩擦力をと
り上げ、これら2種類の力の性質を比べてみよう。
[A] なめらかな水平面上の点に
質量m[kg]の物体が静止してい
る。Pは,他端が壁に固定された自
然の長さる [m]のばねにつながれて
いる。 図のように, 0 を原点として
ばねに平行にx軸をとり,Pにx軸
の正の向きの初速ひ。 [m/s] を与えた
ら、ばねの長さが[m] になったと
P
0000000 0000000
BY
x
後
ころでPの速さは0m/sとなった。 これを実験 A とする。
(1) ばね定数をk [N/m〕 として を求めよ。 ただし, ばねの質量は無視できるものと
する｡
[B] 次に、ばねから物体Pを外し, 実験 A とは別のあらい水平面上に静かに置く。 初
速vo を与えると, P は置かれた位置からまっすぐにL[m] だけ進んで止まった。これ
を実験 B とする。
(2) Pと面との間の動摩擦係数をμ', 重力加速度の大きさをg [m/s2] としてLを求め
よ｡
[C] このように, 実験 A と実験 B のどちらの場合でも、ある時点でPの速さは0m/s
となるが、このあと両者には違いが現れる。つまり, 実験BではPは静止したままだ
が,実験AではPは一瞬止まるだけですぐに逆向きに動き始め、ある別の点Qでふ
たたび速さが0m/s となる。
(3) 原点Oから点 Q までの長さを求めよ。
[D] それでは,弾性力と摩擦力が物体Pに同時に作用したら,その運動はどうなるだ
ろうか。 ばねを用いる実験 A をあらい水平面上で行うとしよう(これを実験Cとす
る)。 座標軸･ばねの設定は実験 A と同じであり,Pと面との間の動摩擦係数は実験 B
と同じμ′とする。はじめPは原点Oに静止しているとして次の問いに答えよ。
(4) 物体Pにx軸の正の向きに初速”を与えると,Pは原点Oからまっすぐに x0
[m] だけ進んで止まった。このx を求めよ。
(5) 実験Cで,物体Pが止まったあとそのまま動かなかったとすれば,Pと面との間
の静止摩擦係数μは,どのような条件を満たすことがわかるか。ただし,(4) の x を
そのまま用いよ。
16%+ at