質問: 高校物理の問題です!
回答: sat********さん (1) おもりに働いている斜面方向の力は、 重力:Mgsinθ (斜面に沿って下向き) 糸の張力:kx (斜面に沿って上向き) 動摩擦力:μ'N=μ'Mgcosθ (斜面に沿って上向き) の3力であり、これらがつり合うので、 Mgsinθ =kx +μ'Mgcosθ kx =mg(sinθ -μ'cosθ) ∴ x=mg(sinθ -μ'cosθ) /k [m] (2) おもりが滑り降り始めて、動摩擦力により負の仕事をされて、 力学的エネルギーを奪われ、運動エネルギーが0になるところで、 おもりは静止して折り返します。 重力による位置エネルギーの基準を最初の高さにとると、 滑り出しのときの力学的エネルギーは、 (1/2)mv2 +mgh +(1/2)kx2 =0 +0 +0 折り返し点での力学的エネルギーは、 0 -Mgx'sinθ +(1/2)kx'2 その間に動摩擦力がした仕事W は、 W=-μ'Mgcosθ ・x' よって、 0 +0 +0 -μ'Mgx'cosθ =0 -Mgx'sinθ +(1/2)kx'2 kx'2 -2Mgx'sinθ +2μ'Mgx'cosθ =0 kx'2 -2Mg(sinθ -μ'cosθ)x' =0 x' [kx' -2Mg(sinθ -μ'cosθ)] =0 x'≠0 より、 x'=2Mg(sinθ -μ'cosθ)/k [m] となります。