質問: 0 (おもりが板上) のときに 0 とする。 この問題がわかりません。解き方を教えてください。 どうかよろしくお願いいたします。
回答: no.1 です。 問題の中身が、#1 に書いたように ・おもりbに初速度 v0 を与える前には、おもりaは z=0 の位置に手で押さえていた。つまり r=l であった。 ・おもりbに初速度 v0 を与えるた瞬間に、おもりaを抑えていた手を放し、糸に張力を発生させる。 という条件で考えれば、おもりbが糸の長さ r で遠心力とおもりaの重力がつり合ったとすれば、そのときのおもりaの降下した長さは l - r 1 です。 おもりbは平面上にあるので、重力による位置エネルギーは epb = 0、おもりaは「位置エネルギーの基準点 z=0」から1だけ低下しているので、その位置エネルギーは epa = -mg(l - r) = mgr - mgl になります。 従って、系全体の位置エネルギーの和は ep = epa + epb = mgr - mgl になると思いますけどね。 もし、位置エネルギーの基準点を z=0 ではなく z=l 、つまりおもりbが z=0 で穴の位置にあるときだとすれば、おもりbが糸の長さ r で等速円運動しているときには ・おもりbは平面上にあるので、その位置エネルギーは epb' = mgl ・おもりaは「 z=l の基準点」から r だけ上昇しているので、その位置エネルギーは epa' = mgr なので、系全体の位置エネルギーの和は ep' = epa' + epb' = mgl + mgr になります。 従って、「位置エネルギーは、z = 0 (おもりが板上) のときに 0 とする」のおもりが「おもりa」であっても「おもりb」であっても、「連結系の位置エネルギーの和が mgr になる」ことはないと思いますが・・・。 いずれにせよ、正しい問題文を知りたいです。