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【解答】加速する斜面から飛び出す物体 - (2010/06/06 (日) 22:10:35) のソース

****【解答】加速する斜面から飛び出す物体
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#ref(http://www14.atwiki.jp/yokkun?cmd=upload&act=open&pageid=297&file=Keio05-1.bmp)


斜面とともに動く立場で見たとき,斜面上方への加速度 $$a$$ は運動方程式により

$$Ma = \sqrt 3 Mg\cdot\frac{\sqrt 3}{2} - Mg\cdot\frac{1}{2} \qquad \therefore a = g$$

となる。したがって,飛び出すまでの時間を $$t_1$$ とすると

$$L = \frac{1}{2}a{t_1}^2 \qquad \therefore t_1 = \sqrt\frac{2L}{g}$$

である。このとき,飛び出す水平位置 $$x_1$$ は

$$x_1 = \frac{1}{2}\cdot\sqrt 3 g{t_1}^2 = \sqrt 3 L$$

となる。また,速度成分は

$$v_x = \sqrt 3 gt_1 - gt_1\cdot\frac{\sqrt 3}{2} = \frac{\sqrt{6gL}}{2}$$

$$v_y = gt_1\cdot\frac{1}{2} = \frac{\sqrt{2gL}}{2}$$

(2)

求める時間を $$t_2$$ とすると,

$$0 = \frac{1}{2}\;L + v_yt_2 - \frac{1}{2}g{t_2}^2 \qquad \therefore t_2 = \frac{1+\sqrt 3}{2}\;\sqrt\frac{2L}{g}$$

また,着地点の水平位置 $$x_2$$ は

$$x_2 = x_1 + v_xt_2 = \sqrt 3 L + \frac{\sqrt{6gL}}{2}\cdot \frac{1+\sqrt 3}{2}\;\sqrt\frac{2L}{g} = \frac{3(1+\sqrt 3)}{2}\;L$$

となる。

#ref(http://www14.atwiki.jp/yokkun?cmd=upload&act=open&pageid=297&file=Keio05-2.bmp)
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