図に示すように, 水平面と角度0をなす滑らかな斜面に沿って自然長][m], ばね定数 [N/m〕 のばねが置かれている。 そのばねの左端は固定されており,右端には質量 M[kg]の 板が取り付けられている。 斜面上でこの板の上に質量m[kg] の小球を乗せる。重力加速度を 9lm/s2] とし,ばねの質量,板の厚み、小球の大きさ、空気抵抗は無視できるものとする。 (1) ばねは自然長からs [m] だけ縮んだところで釣り合った。s をk, m, M, g, 0 を用い て表せ ばねをつり合いの位置から更にd[m] だけ縮めて静かに放す。 dが小さい場合には小球は板から離れず斜面上で振動を始めた。 (2) 板と小球の運動方程式をそれぞれ示せ。但し、斜面に沿ってばねの固定点から測った板 及び小球までの距離を〔m〕 とし, 板と小球との間に働く抗力の大きさを N[N], 斜面に 沿った上向き方向の板及び小球の加速度を α[m/s2] とする。 (3)抗力Nをm,M, g, 0, k, l, xを用いて表せ。 (4)この振動の周期を求めよ。 dが大きい場合には小球は板から離れて飛び出した。 5) 小球が板から離れるときのばねの長さを求めよ。 5) 小球が板から離れるときの速度をm, M, k, d, s を用いて表せ。 I 板 小球 www.fbo

して、 図1の状態における (1) x=l-sのとき静止したままなので (M+m)x0=-(M+m)gsin0+ks mg = a して mg a x [N] . S= (M+m)gsin O [m] k (2)板:Ma=-Mgsin0-N+k(l-x) 101 小球: ma=-mgsin 0+N haを消去して,