(1)例題
図のように、質量mの小球を点Oから水平に速さv0で投げたところ、小球は鉛直な壁面上の点Pではね返って、水平な床の上の点Qに落ちた。点Oの床からの高さをh、壁からの距離をL、小球と壁の間の反発係数(はねかえり係数)をe(0<e<1)、重力加速度の大きさをgとする。ただし、小球は壁に垂直な鉛直面内で運動するものとする。また、壁はなめらかであるものとする。
①小球を投げてから点Pにあたるまでの時間t1を表せ。
②小球を投げてから点Qに落ちるまでの時間t2を表せ。
③点Oから投げた直後の小球の力学的エネルギーE0と、点Qに落ちる直前の力学的エネルギーE1の差E0-E1を表せ。
(2015年センター試験本試物理第4問A)
(2)例題の答案
①
②
③
(3)解法のポイント
まず、水平投射や斜方投射といった放物運動は、水平成分と鉛直成分に分解して考えるのが鉄則です。水平成分は等速直線運動、鉛直成分は等加速度直線運動となります。
また、壁との斜めの衝突において重要なのは、衝突の前後で、速度の水平成分は反発係数をかけたものになりますが、速度の鉛直成分は変化しません、
(4)必要な知識
①放物運動
→水平方向(x軸)と鉛直方向(y軸)に分けて考える
②自由落下
③力学的エネルギー保存の法則
④反発係数
(5)理解すべきこと
放物運動の問題の考え方について理解しましょう→放物運動の考え方(水平投射、斜方投射、斜面での斜方投射、飛行機から物体を落とす、台車から物体を打ち上げる)
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(6)参考
☆運動量の勉強法はこちら→運動量
☆力学の勉強法はこちら→力学の勉強法