基本例題 23 力学的エネルギーの保存 104~108 解説動画 定滑車に糸をかけ, 両端に質量mおよびM (M> m) の小球 A, Bを取りつけた。 Aは水平な床に接し, Bは床からんの高さに保持 されて糸はたるみのない状態になっている。 いま,Bを静かにはな すとBは下降を始めた。 重力加速度の大きさをgとし,床を高さの 基準とする。 (1) B が床に衝突する直前の A,Bの速さを”とする。このとき, A, B がもつ力学的エネルギーはそれぞれいくらか。 (2) Bが床に衝突する直前のA,Bの速さではいくらか。 A 指針 A, B には, 重力 (保存力) のほかに糸の張力 (保存力以外の力) もはたらくが、張力が A, Bにする仕事は,正, 負で相殺するので, 力学的エネルギーは保存される。 解答 (1) B が衝突する直前の力学的エネルギ ーはそれぞれ A : 1/12mo+mgh B: Mv² +0=Mv² A:0+0=0 B:0+Mgh=Mgh A, B をあわせて考えると、 全体の力学的 エネルギーは保存されるので 0+Mgh = (1/2mu+mgh)+1/2M02 (2) 最初 (Bをはなした直後)の力学的 2(M-m)gh エネルギーはそれぞれ よって v= M+m