単元一覧 › 高校物理 仕事・エネルギーと運動量

仕事・エネルギーと運動量の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校物理 仕事・エネルギーと運動量

なめらかな水平面上に、質量 の小球 が静止している。質量 の小球 が、右向きに速さ で進んできて、 に正面衝突した。衝突の前後で、 と は同じ一直線上を運動する。 と の間の反発係数(はねかえり係数)を とするとき、この衝突で失われた力学的エネルギー(運動エネルギーの和の減少量)は何 J か。有効数字 2 桁で求めよ。

A()B()
衝突前のようす(B は静止)

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(52 技能)
算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 四則の混じった計算の順序
  2. 三角形・四角形の面積
  3. 分数のたし算・ひき算
  4. 小数の四則計算
  5. 正負の数の加法・減法
  6. 分数のかけ算・わり算
  7. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  8. 約数の見つけ方
  9. 素因数分解と約数の個数
  10. 平方根の意味と根号の簡単化
  11. 三平方の定理
  12. 特別な直角三角形の辺の比
  13. 小数と分数のまじった計算
  14. 最大公約数と最小公倍数
  15. 比の性質と簡単な比
  16. 三角形の角の大きさ
  17. 相似な三角形と長さの比
  18. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  19. 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
  20. 三角比の定義と値
  21. 三角形の外角と角の組み合わせ
  22. 逆算(□ を求める)
  23. 分配法則を使った計算のくふう
  24. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  25. 1 次方程式の解き方
  26. 二等辺三角形の角
  27. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  28. 乗法公式による展開
  29. 折り返した図形の角と長さ
  30. 三平方の定理と平面図形
  31. ベクトルの演算と成分
  32. 重力と力の大きさ
  33. 2 力のつり合いと作用・反作用
  34. 力の種類とはたらき
  35. 重力・垂直抗力・張力の性質
  36. 慣性の法則と力のつり合い
  37. 力の分解と質点のつり合い
  38. 運動の法則(運動方程式)
  39. 運動方程式
  40. 運動量と力積
  41. 作用反作用の法則とつり合う 2 力の区別
  42. 運動量保存則
  43. 静止摩擦力・最大摩擦力・動摩擦力
  44. 静止摩擦力と動摩擦力
  45. 仕事
  46. 運動エネルギーと仕事の関係
  47. 弾性力とフックの法則
  48. 重力と弾性力の位置エネルギー
  49. 糸でつながれた物体の運動
  50. 力学的エネルギー保存則
  51. 反発係数と床との衝突
  52. 2 物体の正面衝突

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

まず衝突後の A と B の速度を求めます。運動量保存則と反発係数の式の 2 つを連立しましょう。

ヒント 2

右向きを正として、運動量保存は 、反発係数の式は です。

ヒント 3

衝突後の速度は 、 です。衝突前と衝突後の運動エネルギーの和をそれぞれ計算し、差をとりましょう。

答えと解説

答えを見る
結果を記録する(このブラウザにだけ保存されます):
解説を読む

右向きを正とし、衝突後の , の速度をそれぞれ , とする。

運動量保存則

衝突のとき A と B が及ぼし合う力は内力で、水平面はなめらかなので水平方向の外力ははたらかない。よって運動量の和は保存する。

反発係数の式

反発係数は、遠ざかる速さと近づく速さの比なので

連立して解く

より を に代入すると

(A は左向きに速さ ではね返る。)

失われた力学的エネルギー

衝突前の運動エネルギーの和は

衝突後の運動エネルギーの和は

よって失われた力学的エネルギーは

別解

右向きを正とし、衝突後の A, B の速度を , とする。
運動量保存: …①
反発係数: より …②
①に を代入: より 、(左向き)。
衝突前の運動エネルギー: 。
衝突後: 。
失われたエネルギー 。
検算: 公式 。一致。

この問題の確認

AI が作成した問題です。公開前に次の確認を行いました。確認の方法について

間違いを報告する

この問題の誤り・分かりにくい点・難易度や学年のずれを知らせる
どこについての報告ですか

報告の内容と問題の番号を保存します。名前やメールアドレスは保存しません。

関連する問題