直方体の上を転がる小球

なめらかな水平面D上に直方体形の物体Cを置く。その上面に小球Aを置いて手で動かないように押さえる。小球Aと小球Bを軽い糸でつなぐ。物体Cの一端に置かれたなめらかな滑車に糸をかけて小球Bを物体Cのなめらかな側面に接して吊り下げる。手を離して小球A、Bが運動をし始めてから小球Bが水平面Dに着くまでの間の小球A、Bおよび物体Cの運動についての問題なんですけど、この時物体Cは小球によって何らかの力を得て動き出しますか？動き出す場合、何の力によるものなのかということと、どのように動き出すかを詳しく教えて欲しいです。
質問内容が雑に思われるかもしれませんが、どなたか宜しくお願いします。

No.1 回答者： cruelman 回答日時： 2016/10/09 11:48

まずはきちんと図にする必要があります。

自分で描いてみてください。

滑車に糸の張力が掛かるはず。
それに対して抗力が発生する。
抗力に等しい力が滑車から物体Cに掛かる。
おおまかには以上です。

この回答へのお礼

滑車に力がかかることをすっかり忘れてました。よくわかりました、ありがとうございます。

お礼日時：2016/10/09 12:17

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2016/10/09 19:43

摩擦や空気の抵抗がないのであれば、基本は「物体A, B, C」の「閉じた系」の中での話です。

全体を不透明の膜で覆ってしまえば、外からは「何も起きていない」ということです。

ということで、「物体A, B, C の重心位置は動かない」という条件で、すべてが解けます。
小球Aは水平に動き、小球Bは鉛直に動くので、「物体C + 小球B」と「小球A」とが、その質量比に応じて全体の重心周りに逆方向に移動することになります。
同じことなのですが、水平方向の「運動量保存則」で計算してもよいです。

＞この時物体Cは小球によって何らかの力を得て動き出しますか？

直感的には、「小球B」が「小球A」を引っ張って落下するときに、滑車に「小球A」と逆向きの「斜め下方向」に力がかかることが分かると思います。この力で動きます。その力は、「小球A」を水平方向に引っ張る力の反作用（糸の張力）に起因します。

No.3 回答者： chiha2525 回答日時： 2016/10/11 09:56

ちなみに、転がる小球ではなく滑る小球です。

転がると回転モーメントが付いてややこしくなります。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/10/11 10:29

仮に滑車をCの右端に付けたとすると、糸の張力により左下方向の力が

滑車に、つまりCに加わります。従ってCは左へ滑り出すでしょう。

糸の張力の源は勿論重カです。

蛇足ですが、滑り出すとBはＣの端をいったん離れてから
戻ってくるでしょうね。そのときコツンとやるでしょうから
運動を真面目に解析すると、Bの振り子運動分+糸の繰り出しや
衝突でかなり面倒そう。