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・重力
両方の球体には、それぞれの質量に比例した重力が働きます。重い球体には大きな重力が働き、軽い球体には小さな重力が働きます。
・糸の張力
糸は両方の球体を繋いでいるため、糸には張力が発生します。軽い球体には、重い球体を引っ張ろうとする張力が働きます。重い球体には、逆に軽い球体を引っ張る張力が働きます。
・加速度
両方の球体は糸で繋がれているため、同じ加速度で落下します。この加速度は、重い球体と軽い球体の合成質量（2つの質量の合計）に基づいて決まります。すなわち、糸を通して両方の球体は同じ速度で落ちていきますが、加速度は重い球体の質量に比べて軽い球体の方が大きく感じます。
・合成力
両方の球体が一緒に落下するため、加速度は質量比に応じて決まります。軽い球体が重い球体を引っ張る力が働きますが、最終的には2つの球体が同じ加速度で自由落下をすることになります。
まとめると、糸で繋がれた重い球体と軽い球体が落下する場合、重力による引力と糸の張力が関与し、2つの球体は同じ加速度で落下しますが、それぞれに働く力の大きさや影響は質量に依存します。
空気抵抗がない理想的な状況では、糸は基本的に緩みません。理由は以下の通りです：
・等加速度運動
重い球体も軽い球体も地球の重力加速度によって同じ加速度で自由落下します。だから、両方の球体は常に同じ速度変化をし、糸が引っ張られ続け、緩むことはありません。
・相対速度がゼロ
両球体の加速度が等しいため、落下中に互いの距離は一定に保たれます。だから、糸には常に張力がかかり、緩むことはありません。
・衝突による速度変化
下の球体が地面に衝突すると、瞬間的に速度がゼロまたは跳ね返る方向に変化します。一方、上の球体はそのままの速度で落下を続けようとするため、糸が緩みます。
・運動状態の変化
衝突後は2つの球体が異なる運動をするため、それぞれを独立した物体として考えた方が正確です。糸の張力がなくなれば、互いに影響を及ぼし合わないため、バラバラの物体と捉えます。
・力のつり合いの崩れ
衝突前は糸が張力を伝えていましたが、下の球体が静止または跳ね返ると、糸にかかる張力は消えます。この場合、糸は緩んで物理的な結びつきが失われたように考えます。
だから、下の球体が地面に衝突した瞬間以降は、上と下の球体をバラバラの物体として扱って構いません。糸は緩み、互いに独立した運動をします。
ここらへんは完全専門ではないので間違えてしまっていたら申し訳ないです。先に謝っておきます。
回答ありがとうございます😊
とても詳しくてよくわかりました！
糸って空気抵抗がない時は絶対緩まないですか？
また今年の愛工大の二次試験で、上と下にあるボールを繋げ、下にあるボールが先に地面に衝突するという問題があったのですが、衝突したあとはバラバラの物体として捉えていいですか？(糸が緩んでいる)