写真の問題の(1)と(2）についてですが、 (1)糸が繋がれている時の速度vを用いて運動量保存則の式

写真の問題の(1)と(2）についてですが、
(1)糸が繋がれている時の速度vを用いて運動量保存則の式を立てている理由は、まず糸が切れる前(①)後(②)はABとばねと糸を物体系と見なせば、そこで運動量保存則が成り立ちその後ばねから物体が離れる直後まで(③)はABとばねを物体系と見なせばそこで運動量が成り立つ。つまり、運動量保存則において①=②=③という関係が成り立っていることから、①=③より解答のような式が立てられるのでしょうか？

(2)糸が切れる前と糸が切れてばねから物体が離れる状況でエネルギー保存則を使っていますが、張力は保存力ではないと思うのですが、なぜエネルギー保存則が成り立つのでしょうか？

以上の二点について解説お願いします。

写真:https://d.kuku.lu/tk7pgauuf

質問者からの補足コメント

• 少し思ったことがあるのですが、まずAについて、糸が切れる前は張力は運動方向に働いていることからW1=Fxの仕事をしていて
  Bについては、張力は運動方向と逆向きに働いていることから、W2=-Fxの仕事をしている。つまり系全体で見たらW1+W2=0となっていることから糸は系全体には仕事をしていないということなのでしょうか？逆にABそれぞれについて見たときはエネルギーは保存されていないのでしょうか？

    補足日時：2023/12/21 13:33

• 皆様回答ありがとうございます。
  解決しました！

    補足日時：2023/12/22 16:21

No.1 回答者： masterkoto 回答日時： 2023/12/21 12:15

1つ目、複雑に考えすぎ

糸が切れるまさに直前と…ア
糸が切れたまさに直後は…イ
同一時刻と捉えるのが物理の考え方
同一時刻なのだから、アが速度Vなら
イも速度Vと捉える
よって、糸が切れた直後とバネから離れた後
とで、運動量保存を考える

(2)
1と同様に捉えて、糸が切れた直後速度Vのきの
2物体とバネの力学的エネルギー
が、
速度3Vの時の力学的エネルギーに等しいと考えてもよし

あるいは
張力をТ、弾性力をFとすれば
物体Aには右向きのТと左向きのFがかかっていてその合力は0だから
合力から仕事はされない
糸で繋がつてるときはAの運動エネルギーは保存される
Bも同様に考える
結局、糸が切れる瞬間(切れた直後)まで
A、Bの運動エネルギーはそれぞれ保たれる
と考えるもよし

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。糸が切れる前に物体の持っていた(運動エネルギーが摩擦熱になるのと同じような感じで)運動エネルギーが糸を切るのに使われないのでしょうか？

お礼日時：2023/12/21 12:19