弾性力と力学的エネルギー

(1)例題

図のように、小物体を軽いばねに押し付け、ばねを自然の長さからxだけ縮めた後、静かに放した。小物体は水平面上を運動した後、曲面を上り、点Aで速さ0となった。小物体の質量をm、ばね定数をk、重力加速度の大きさをgとし、すべての面はなめらかであるものとする。

①ばねから離れて水平面上を運動する小物体の速さvを表せ。

②点Aの水平面からの高さhをv, g, mを使って表せ。

(2016年センター試験本試物理基礎第3問A)

(2)例題の答案

(3)解法のポイント

離れた2点の運動を考えるときは、力学的エネルギー保存の法則を使います。

また、ばねが絡む場合は、弾性エネルギーも力学的エネルギー保存則に入れましょう。

(4)必要な知識

①弾性エネルギー

②力学的エネルギー保存の法則

(5)理解すべきこと

そもそも位置エネルギーとは何かを理解しましょう→位置エネルギーとは何かを説明できるようになりましょう(重力・弾性力・万有引力・静電気力による位置エネルギー、保存力とは何か、仕事と運動エネルギーの関係についても解説しています)

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(6)参考

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