質量mと2mの2つの物体が分裂!

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質量mの物体Aと、質量2mの物体Bがばねによってつながっています。

ばねは押し縮めた状態で固定されています。

2物体を静止した状態で、ばねの固定をはずしました。

ばねが自然長になったとき、ばねは2つの物体から離れ、物体A、Bは、等速直線運動をしました。

物体Bが北向きに速さVで運動しているとき、物体Aはどちら向きに、どんな速さで運動しているでしょうか。



作用反作用の法則により、物体AがBを押す力と、物体BがAを押す力は、同じ大きさで逆向きになります。

そのため、もし物体Bが北向きに力を受けて動き始めたのだとすれば、物体Aは南向きに力を受けて動き始めたはずです。

また、同じ大きさの力を受けても、加速度の大きさは質量によって変わってきます。

物体Bの質量は、物体Aの2倍ですから、物体Bは、2倍「加速度が生じにくい」のです。

ですから、物体Aの速さをUとおくと、

V : U = m : 2m

となり、U=2Vとなります。

つまり、質量の大きな物体Bの速さは小さく、質量の小さい物体Aの速さは大きく、
その比は、質量の逆比になります。

物体A、Bは、速さの比 2:1で正反対の方向に飛んでいきます。

このとき、2物体の重心は最初の位置にとどまり続けます。

これを、運動量保存則によって説明することも可能です。


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