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2011年東京大学物理大門1について質問です。
(6)の設問においてエネルギー保存則を用いてますが、物体系において、棒による内力が運動方向と垂直ではない方向にはたらいているので、保存力以外の力もはたらいているため、保存則は使えないのではないでしょうか?
ちなみに完全弾性衝突より衝突直後と直前エネルギーが保存されていることは理解しています。
加えて物体系に内力が働く場合どのような場合物体系の力学的エネルギーが保存しどのような場合保存しないか条件を教えて欲しいです。

A 回答 (3件)

この問題の場合、棒を通して二物体に働く内力は


大きさ同じで向きが互いに逆向きになっていて
さらに棒と平行
しかもそれらの作用点間距離がℓでいつも一定
このような場合、
一方の物体から見た他方の物体の微小変位が内力の向きと
常に垂直になっているので2つの内力の各作用点の微小変位
に対してする2つの内力の仕事の和はつねに0になる。
したがって重力以外の外力がする仕事の和=0ならば
二物体をふくめた力学的エネルギーっ保存則がなりたつ。
この問題では物体Bが地面から受ける衝撃力のする仕事も0
と考えている。

あと厳密にいって力学的エネルギー保存がなりたつなりたたないは
この問題のように具体的な問題を見て判断するしかない。
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保存力という判断も大切ですが


エネルギー収支を考えることも大切です
この問題では 棒を通じてA、B間でエネルギーのやり取りが行われるだけなので、終始 Aの力学的エネルギー+Bの力学的エネルギー=一定 となります
これを利用して A+Bを合わせた力学的エネルギーを考えることが可能です

後半の質問には応えきれませんが、今回のケースのように2物体間でエネルギーがやり取りされるだけという状況では
力学的エネルギーは保存される
という問題は大学入試ではよく出るパターンではないでしょうか?

エネルギーの収入と支出をよく考えてあげること
エネルギの入ってくる先、もしくは出ていく先まで考えればエネルギーは消えたり減ったり、増えたりしない(保存される)ということをよく考えてあげることが大切です
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問題が分からないので、何のことか分かりません。



無断転載はルール違反だし、載せてもらっても「東大」だと手も足も出ないと思うけど。
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