仕事・エネルギーと運動量の問題

床からの高さが $0.80\mathrm{m}$ の水平な台の上に、鉛直な壁が立っている。ばね定数 $50N/m$ の軽いばねを台の上に水平に置き、一端を壁に固定する。他端に質量 $0.20\mathrm{kg}$ の小物体を押し当て、ばねを自然長から $0.10\mathrm{m}$ 縮めた位置で小物体を静止させた。

重力による位置エネルギーの基準を床とし、重力加速度の大きさを $9.8m/{\mathrm{s}}^2$ とする。小物体の大きさは無視し、小物体の高さは台の上面の高さ $0.80\mathrm{m}$ とみなす。このときの、小物体の重力による位置エネルギーと、ばねの弾性力による位置エネルギーの和は何 $\mathrm{J}$ か。有効数字 2 桁で答えよ。

なめらかな斜面が、粗い水平な床に点 B でなめらかにつながっている。斜面上の、床からの高さ $0.60\mathrm{m}$ の点 A に小物体を置き、静かにはなした。小物体は斜面をすべり下りて点 B を通過し、粗い床の上をすべった。点 C は床の上にあり、点 B から小物体の進む向きに $1.6\mathrm{m}$ 離れた点である。小物体と床のあいだの動摩擦係数を $0.25$、重力加速度の大きさを $9.8m/{\mathrm{s}}^2$ とし、空気抵抗は無視する。小物体が点 C を通過するときの速さは何 m/s か。有効数字 2 桁で求めよ。

水平な床から高さ $1.8\mathrm{m}$ の位置で小球を静かにはなした。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た。小球と床との間の反発係数（はね返り係数）は $0.50$ である。小球は、はね返ったあと床から何 m の高さまで上がるか。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、重力加速度の大きさを $9.8m/{\mathrm{s}}^2$ とし、空気抵抗は無視する。小球の大きさも無視する。

なめらかな水平面上を、質量 $m$ の小物体が右向きに速さ $5.0m/s$ ですべっている。水平面の途中には、点 $\mathrm{A}$ から点 $\mathrm{B}$ まで長さ $1.5\mathrm{m}$ の粗い部分があり、点 $\mathrm{B}$ より右は再びなめらかな水平面である。粗い部分と小物体のあいだの動摩擦係数を $0.50$、重力加速度の大きさを $9.8m/{\mathrm{s}}^2$ とし、空気抵抗は無視する。小物体が点 $\mathrm{B}$ を通過するときの速さは何 $m/s$ か。有効数字 2 桁で求めよ。

なめらかな水平な床の上に、質量 $2.0\mathrm{kg}$ の物体がある。床の上に点 $\mathrm{A}$ があり、点 $\mathrm{A}$ から右に $3.0\mathrm{m}$ 離れたところに点 $\mathrm{B}$ がある。物体は点 $\mathrm{A}$ を右向きに速さ $1.0m/s$ で通過した。物体には、点 $\mathrm{A}$ から点 $\mathrm{B}$ まで動くあいだ、水平右向きから $60^{\circ }$ 上向きに大きさ $10\mathrm{N}$ の一定の力を加え続けた。物体は床から離れずに床の上を右向きに動いた。物体が点 $\mathrm{B}$ を通過するときの速さは何 $m/s$ か。有効数字 $2$ 桁で求めよ。ただし、重力加速度の大きさを $9.8m/{\mathrm{s}}^2$ とし、空気抵抗は無視する。