質問: 高校物理 壁と物体をひもでつないだ場合の考え方がわかりません。 なめらかな床上の質量mの物体と、左側の壁をばねでなく、ひもでつなぎ、ピンと張った状態から物体を左にlm移動させた。このためひもはたわんでいます。この静止状態から物体を右へ 1)初速voで等速運動させた 2)力fを加え続けて加速度aで等加速度運動させた 場合に糸がピンと張った時、物体がどうゆう動きをするか という場合 式の立て方がよくわからないのです。ひもの張力をどのように考えたらいいのか、撃力なのか。 ((2)の場合、糸がピンとなる瞬間の速度はルート(2al)m/sになるのはわかるのですが。) どなたか教えてくださりますか。
回答: no.4&5 です。「補足」に書かれたことについて。 >1)糸が張った時物体には瞬間的な力(以下撃力という)が働き、物体はその運動を変える。 ですから、「ドスン」と止まります。「止まる」ということが「物体はその運動を変える」ということです。 弾力も反発係数もないのだから、そこで静止して終わり、「次」はありません。 > 2)撃力が働く前後において運動エネルギーは保存される。 保存されません。「静止」するのですから、運動エネルギーはゼロになります。 「エネルギーの合計値」は保存されるので、「運動エネルギー」だったものが、糸の振動や音のエネルギー、糸の内部の熱エネルギー、糸を壁に固定している「釘」が微小に動くことによる「摩擦」で発生する「熱エネルギー」など、いろいろな形態のエネルギーに変わります。 「運動以外の、いろいろなエネルギーに変わる」としか言えません。 「いろいろ」がどんなもので、どんな比率でエネルギーが配分されるのかは、「条件」を精密に把握できない限り、「大学物理」をもってしても記述できません。 高校物理では、「糸」ではなく「ばね」にして、「運動エネルギー」が「ばねの弾性エネルギー」に100%変換されるという条件を設定するので解けるのです。エネルギーロスや「空気の抵抗」「摩擦」は「考えない」という「理想的な条件」にするのです。 質問者さんが言う「弾性力は考えなくてよい」というのは、「簡単化」ではなく「複雑化」させているのです。分かりますか?