基礎問
物理
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粗い水平面上の単振動
図のように, 摩擦のある水平な床の上に質量m
の小物体Aを置き,自然長Lの軽いばねの一端を取
り付ける。ばねの他端はばねが水平となるように壁 3
に固定する。また, ばねが自然長のときの小物体Aの位置を c=0 とし, 水
平右向きにr軸をとる。小物体Aを位置 エ=エo (0<.zo<L) で静かに放し
た。小物体Aは工軸負の向きに動き出し, Aを放した時刻を0とすると, 時
刻 t=tt に位置 z=c. まで達したところで運動の向きが反転し,エ軸の正
の向きに運動を始め, 時刻 t=taに位置 z=Iz まで達したところで静止し
た。ばねのばね定数をん, 重力加速度の大きさを g, 床と小物体Aの間の静
止摩擦係数をμ, 動摩擦係数をμ、として, 以下の問いに答えよ。
(1) 静かに放したときに小物体Aが動き出すための Ioの条件を求めよ。
(2) 位置 z および時刻ちを求めよ。
(3) 時刻 t=0 から t=t の間で,小物体Aの速さの最大値を求めよ。
A
0
女
(大阪府大 改)
(4) 位置 I2 を求めよ。