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A 回答 (3件)
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No.3
- 回答日時:
No.2 です。
「お礼」に書かれたことについて。>僕が疑問に思ったのはボールの速さがばねが元に戻る速さより速くなることはないのかな?と思いました。
だって、「ボールの加速」は「バネが押す力」によって発生しますからね。
それ以外に「加速する」要因はありませんよね?
「押す力」を越えて加速することはあり得ません。「運動方程式 F=ma」で、「加速度 a」と「力 F」は常に1対1ですから。
なので「押し続けている間」は離れません。
回答ありがとうございます。
現実のばねが自然長になって弾性力がなくなった後も、慣性力によって自然長を過ぎて…とその繰り返しによって単振動を起こすのですね
No.2
- 回答日時:
No.1 です。
質問者さんの疑問は、おそらくこの手の問題で扱われている「質量をもたないバネ」(この問題にはそう書かれていないが)だからなんでしょうね。
#1 の最後に思わず
>自然長を過ぎれば、バネは「逆方向に戻ろうとする復元力」が働いて速さが遅くなるので、Pは離れていきます。
と書いてしまいましたが、これ現実の「質量のあるバネ」の話であって、「質量のないバネ」は自然長で「ピタッ」と止まります。
運動しているものが自然長で静止するのなら、その前から減速しているはずだ、と考えて、その間に「Pの速さの方が大きくなって離れるのでは?」とお考えなのでしょうね。
バネに質量がないので、復元力がなくなった瞬間に「慣性」がないのでピタリと止まります。自然長を中心に単振動することもありません。
現実にはあり得ませんが。
現実のバネを考えると、「バネの復元力エネルギーが、すべて物体Pの運動エネルギーになる」ということはあり得ず、一部は「バネ自身の運動エネルギー(振動エネルギー)」になります。
それを「質量のないバネ」という非現実的な条件で考えるので、「バネの復元力エネルギーが、すべて物体Pの運動エネルギーになる」つまり「バネは自然長で静止する」ということになって、質問者さんのような疑問がわくのでしょうね。
そういう疑問は非常に大切なので、何故そうならないのか、という理由を考察することが物理の理解をより深めると思います。
回答ありがとうございます。
この質問を投稿させていただいた経緯についてですが、残念ですが、そのような経緯ではありません…僕が疑問に思ったのはボールの速さがばねが元に戻る速さより速くなることはないのかな?と思いました。なぜばねが自然長に戻ろうとするとき、ばねと物体はピタリとくっついたまま動くのかな?と思いました。
No.1
- 回答日時:
>ばねが自然長になる前にPがばねから離れるということは起こらないのでしょうか?
はい、起こりません。
バネが自然長に戻る前であれば、バネは「復元力」をもってPを押し続けます。
ということは、そのときのPの速度をさらに加速させることになるわけで、Pはバネから離れることはありません。
バネが自然長になったところで、それ以上の「復元力」はなくなりますからPを押すことはなくなり、Pに力が働かないのでPは「等速運動」になります。
自然長を過ぎれば、バネは「逆方向に戻ろうとする復元力」が働いて速さが遅くなるので、Pは離れていきます。
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