Question

えびふらい

(2)で力学的エネルギーの保存則が使えますが、この問題で言うとどこを見て使えると判断できますか？

134 運動量の保存(合体) 天井に糸の一端を固定し,他端
に質量Mの木片をつるす。 水平方向から質量mの弾丸が速さ
で木片の中心に命中し, 弾丸は木片の中に止まり、両者一体とな
って運動を始めた。 重力加速度の大きさをg とする。
(1) 一体となった直後の速さ Vを求めよ。
(2) 木片はどれだけの高さまで上がるか。 最下点からの高さんを
求めよ。
例題 30 146,147
I
m v
DM

運動量保存則 力学的エネルギーの保存則

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

まりも

まず、力学的エネルギーが使える条件として、保存力のみが働いている状態である、ということが挙げられます。保存力というのは、重力、万有引力、静電気力、磁気力、弾性力などです。物が落下するときに力学的エネルギーの保存が使えるのも、物体に働いている力が重力、つまり保存力だからです。

また、保存力以外の力、この問題の場合、張力が物体に働いているので一見すると使えないと思われがちですが、木片に弾丸が打ち込まれた後、円運動をする際の円の接線方向に対しては、張力は垂直に働いていますよね。このように、保存力以外の力が働いていたとしてもその力が物体の運動方向に対して垂直である場合も力学的エネルギーの保存を使うことができます。例えば、滑らかな斜面を物体が滑り降りる際も、力学的エネルギーの保存が使えます。

えびふらい

とても分かりやすかったです！
ありがとうございます