質問: 【高校物理/力学】 q.写真の問題の(5)の解説の[注]について、物体が台上を左→右にlだけ「行く」 【高校物理/力学】 q.写真の問題の(5)の解説の[注]について、物体が台上を左→右にlだけ「行く」のは今回考えるべき事象なので理解できるのですが、「帰り」というのはどういうことでしょうか。
回答: 摩擦力を、単純に 「垂直抗力と摩擦係数から決まる一定の力が、右→左の向きに働く」 ということにしているので、トロッコ上の床面が十分に長ければ、「物体は静止し、その後左向きに加速運動する」 ことになってしまいます。 本当は停止した時点で摩擦力はゼロになって、左向きに動き出すなどということはないんですが、あくまで「方程式上はそうなっている」ということ。 従って、方程式の解としては、l の点を「右向き」に通過する時刻と、「一度停止して左向きに動き始めた後に l の点を「左向き」に通過する時刻の2つが得られることになるわけです。 2つの解のうち「大きい方」はその「左向きに通過する時刻」なので、解としては適さないことになります。 方程式は、本来は「0≦t≦停止するまでの時間」の範囲でしか成立しないのですが、解としては「無条件の t」に対して求まります。それを「物理的、現象的」に適切なものだけを選ぶ、適切でないものは排除する、ということが必要になります。