なめらかな水平面上の壁に,ばね定数 5.0N/m のばねの一端を固定し,他
ばねによる振動と力学的エネルギー
例題20
→基本問題132, 標準問題 135
し
機に質量0.80kgの物体をつける。ばねが自然の長さとなる点Oから物体
を引いて,4.0×10-'m伸ばした点Aで静かにはなすと、物体本は水平面上
を振動した。次の各問に答えよ。
(1)点Aにおける物体の弾性力による位置エネルギーは何Jか。
(2) 物体が点Oを通過するときの速さは何 m/s か。
(3)ばねの縮みの最大値は何mか。
4.0×10-2m
r0000000000
O
A
「指針物体はばねの弾性力だけから仕事をされるの
で、その力学的エネルギーは保存される。
(1) U= kx°を用いて計算する。
(2) 点0では,ばねが自然の長さであり, 物体の弾性力
による位置エネルギーは0である。
(3)ばねの縮みが最大となる位置では, 物体の速さが
0となり,運動エネルギーは0となる。
「解説 (1) 弾性力による位置エネルギーU[J]は,
ラ×5.0×(4.0×10-)=x0.80×u*
×0.80×v?
2
v=0.010
ひ=0.10m/s
(3) ばねの縮みの最大値をx[m]として, その位置と点
Aとで,力学的エネルギー保存の法則の式を立てると,
;×5.0×x=×5.0×(4.0×10-2)。
x=(4.0×10-2)?
x=4.0×10-2m
U=ーkx=;×5.0×(4.0×10-3)?
Advice
ばねにつながれた物体の振動では, 振動の中
=4.0×10-J
(2) 点Aと点0において, 力学的エネルギー保存の法
心で速さが最大, 振動の両端で速さが0となる。
則の式を立てると。
丁寧にありがとうございます！とても助かりました🙇♀️