力学

【演習】力学的エネルギー保存の法則

物理基礎【力学】第29講『力学的エネルギー保存の法則』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

力学的エネルギー保存の法則物理のあちこちで登場する力学的エネルギー保存の法則。法則が使える場面や式の立て方について学びましょう!...
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問題

[Level.1]
以下に挙げる運動のうち,物体の力学的エネルギーが保存しているものをすべて選べ。
(ア)鉛直上向きに投げ上げられた物体
(イ)あらい面の上をすべる物体
(ウ)糸に引かれて鉛直上向きに運動する物体
(エ)なめらかな斜面をすべり降りる物体
(オ)糸に吊るされて振り子運動をする物体

[Level.2]
以下の図1のようなレール上の地点Aから,小球を2.0m/sの初速度で運動させた。 地点B,Cを通過するときの物体の速さはそれぞれ何m/sか。 ただし,重力加速度は9.8m/s2とする。

[Level.3]
以下の図2のようなレール上の地点Aから,初速度v0で質量mの小球を運動させたところ,小球はばね(ばね定数k)に取り付けられた板に衝突した。 このとき,ばねは最大でいくら縮んだか。 ただし,重力加速度はgとする。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
(ア),(エ),(オ)

[Level.2]
地点B:14m/s,地点C:9.9m/s

[Level.3]
 \sqrt{\frac{m({v_0}^2+2gH)}{k}}

(※ 解説は現在準備中。)