高校物理「単振動」２つの物体が接触しているとき�@

高校物理「単振動」２つの物体が接触しているとき�@

◆問題

水平でなめらかな床に対して垂直な壁が設置されている。ばね定数ｋのばねの一端をこの壁に固定し、他端に質量Ｍの物体Ａをつけ、なめらかな床の上を運動させることを考える。
このばねを自然長からａだけ縮め、質量ｍの物体Ｂを物体Ａと接触させて置き、手で押さえて静止させる。時刻ｔ＝０で静かに手を離すとき、次の問いに答えよ。

(1) 手を離すとまず物体Ａと物体Ｂは一体となった動き、ある瞬間から物体Ｂは離れて床の上を滑っていった。このときの、ばねの伸びを求めよ。


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◆解説

静かに手を離すと、物体Ａはばねに押されて動き出します。すると、物体Ｂは物体Ａに押されて動きます。
物体Ａが物体Ｂを押している間は、これら２つの物体は接触したままですね。

つまり、物体Ａが物体Ｂを押さなくなったときが、物体Ｂが離れるときです。

物体Ａはばねに押されるので、結局は、ばねが物体Ａを押さなくなったときに、物体Ｂは離れる。ということができます。

ばねは自然長より長くなると当然、戻ろうとする力がはたらきます。
だから、自然長になった瞬間にＢが離れる。というわけです。

よって、離れるときのばねの伸びは０です。


◆関連項目
ばね定数ｋの鉛直ばね振り子
単振動まとめ


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