質問: 力学的エネルギーの保存でレールから出た後は 中学3年生の力学的エネルギーのところの問題なのですが、 q、図のような摩擦のないなめらかな面を運動する金属球について、次の問に答えない。 ただし、空気の抵抗は考えないものとする。 という問題の枝問題で、 ・d点を飛び出した金属球は、この後どのような軌道を描いて進むと考えられるか。 図のア~ウから選びなさい。 解答は「ア」。 解説では 金属球は飛び出した後も運動エネルギーを持っているので、金属球が持っている位置エネルギーはa点での位置エネルギーより小さくなり、a点の高さまで上がらない。 となっていました。力学的エネルギーの保存の法則というのでa点まであがると思っていたのですが、どうやら違うようです。 息子の勉強に付き合って、うまくこなせていたのですがこの問題の説明ができません。 中学生レベルで解説できる方の援助をお願い致します。
回答: エネルギー保存の法則は、位置エネルギー(mgh)と運動エネルギー(1/2mv2)の和になります。 a点では静止しているので位置エネルギーが全エネルギーですが、発射後は移動するエネルギー(運動エネルギー)にも使われてしまいますので、レールを飛び出した後は、その運動エネルギーに使われている分だけ、位置エネルギーは減少します。