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 1教科書の例題レベル高校物理 仕事・エネルギーと運動量

小球を、水平でなめらかな床から高さ の位置で静かにはなした。小球は鉛直に落下して床に垂直に衝突し、鉛直上向きにはね返って、床から高さ の位置まで上がった。重力加速度の大きさを とし、空気抵抗は無視する。また、小球の大きさは無視できるものとする。小球と床との間の反発係数 を求めよ。

はね返ったあとの運動は、見やすいように横にずらして描いている

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(48 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. 静止摩擦力・最大摩擦力・動摩擦力
  39. 静止摩擦力と動摩擦力
  40. 仕事
  41. 運動エネルギーと仕事の関係
  42. 弾性力とフックの法則
  43. 重力と弾性力の位置エネルギー
  44. 運動の法則(運動方程式)
  45. 運動方程式
  46. 糸でつながれた物体の運動
  47. 力学的エネルギー保存則
  48. 反発係数と床との衝突

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

反発係数の定義 を使います。衝突直前と直後の速さを、力学的エネルギー保存則で高さから求めましょう。

ヒント 2

高さ から落ちたときの速さは 、高さ まで上がるための速さは です。よって となります。

ヒント 3

です。根号の中の分数を簡単にしてみましょう。

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

方針:衝突直前の速さ と衝突直後の速さ をそれぞれ高さから求め、反発係数の定義に代入します。

(1) 衝突直前の速さ
落下中、小球には重力だけがはたらき、空気抵抗は無視できます。重力は保存力なので、力学的エネルギーが保存します。床を高さの基準にすると、はなした位置(速さ 、高さ )と衝突直前(速さ 、高さ )とで

(2) 衝突直後の速さ
はね上がる間も重力だけがはたらくので、力学的エネルギーが保存します。衝突直後の速さを 、最高点の高さを とすると、最高点では速さが なので

(3) 反発係数
鉛直下向きを正とすると、衝突直前の速度は 、衝突直後の速度は です。床は動かないので、反発係数の定義から

数値を代入すると

は約分されて消えるので、高さの比だけで が決まります。

したがって、 です。

別解

床に衝突する直前の速さは自由落下より ()。衝突直後の速さを とすると、はね返って高さ まで上がるので、力学的エネルギー保存より 。反発係数は 。検算: で一致する。

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