22 カ学的エネルギー 図のように、自然長6(m), ばね定数k(N/m) の軽いばねが,天井から鉛直につるしてある。 ばねの下端に質量m(kg)のボールを取り付 けたところ,ばねの長さは4(m)となって ボールは静止した。 この状態を状態1とする。 次に、ゆっくりとボールを鉛直上向きに、ば ねの長さが自然長1』(m)になるまで持ち上げ 静止させた。この状態を状態2とする。ここ で重力加速度の大きさをg[m/s°)とする。 (1) ムを, 1o, m, g, kを用いて表せ。 (2) 状態1から状態2までの, ばねの弾性力によるボールの位置エネルギー の変化量を, 1o. 1, kを用いて表せ。また, 状態1から状態2までの, 重 力によるボールの位置エネルギーの変化量を, lo. 1. m. gを用いて表せ。 (3) 状態2においてボールから静かに手を放した。ばねの長さが1、になった ときのボールの速さを, m. g, kを用いて表せ。 状態1 状態2 〈千葉工業大 romo

(3) 状態2の後 再びばねの長さがんになったときを状態3とする。 このとき のボールの速さを [m/s] とすれば, 力学的エネルギー保存の法則より + mg(h,- 16) + 172 + -ム 0 mr + 0 ニ 2 運動 エネルギー 位置エネルギー 位置エネルギー エネルギー 重力による 弾性力による 運動 重力による 生力による 位置エネルギー