センター2015物理追試第1問 問4「運動量保存の法則」

t1-4

 

物理が苦手な文子
なんとなく、運動量保存の法則を使いそうな感じがするけど、力学的エネルギー保存の法則かもしれないし、その辺があんまり分からないのよね。

物理が得意な秀樹
どうしたらよいのか分からない人は、たくさんいるみたいだね。詳しいことを知りたければ、このサイト「運動量保存と力学的エネルギー」を見てね。簡単に言うと、「『衝突・合体・分裂』などの現象であれば、『運動量保存則』を使う」と覚えておけば、センター試験では何とかなるよ。

物理が苦手な文子
この問題は、「衝突」している問題ね。「合体」とも言えるけど。

物理が得意な秀樹
そうだね。ということは運動量保存則を考えるよ。

物理が苦手な文子
分かったわ。まず運動量はmvね。で、どうすればいいのかな?

物理が得意な秀樹
運動量はベクトルなので、向きも考えなければならないんだ。なので正の向きを決めよう。

物理が苦手な文子
上下方向には動かないので、左右で考えると、普通は右向きが正よね。

物理が得意な秀樹
実は、「上下方向には動かない」とは書いていないんだ。図には粘土は左向きに動くように描いてあるけど、問題文中には「粘土の速度の水平成分」と書いてあるね。

物理が苦手な文子
水平成分っていうことは、実際は斜めに運動しているっていうこと?

物理が得意な秀樹
実際は放物運動をしているので、衝突する瞬間は斜めに運動しいる可能性が高いね。でもまぁ上下方向の運動は今は関係が無いので、結局上下方向の運動は無視しよう。

物理が苦手な文子
分かったわ。それで、正の向きは右でいいの?

物理が得意な秀樹
もちろん、右でも左でもどっちでもいいよ。ただ、この問ではどちらの物体も左にしか動かないから、左向きを正にしない?これが衝突前の図ね。

t1.004

物理が得意な秀樹
衝突後の図はどうなるかな?

物理が苦手な文子
こんな感じでどう?

t1.005

物理が得意な秀樹
粘土がくっついたね。じゃあ、これで運動量保存の式を立ててみよう。

物理が苦手な文子
よし、やってみよう。

    $$mv+M\times 0=\left(M+m\right)V$$

    $$V=\frac{m}{M+m}v$$

物理が得意な秀樹
合ってるよ。答えは⑥だ。
 

タイトルとURLをコピーしました