斜面をすべる台上のばね振子
埼玉大'03入試問題より。斜面をすべりおりる台の上で振動するばね振子の相対運動の問題。

【問題】
大きさが無視できる質量 m の小球Aが,ばね定数 k の軽いばねを通じて質量 M の台Bの上につながれている。ばねが自然長のとき,小球Aは台Bの重心の真上にある。重力加速度の大きさを g とし,摩擦や抵抗は無視できるものとして下の各問いに答えよ。



(1) 傾角 \theta の斜面上に台Bを静止させ,小球をつりあいの位置に静止させた状態から時刻 t=0 に手を離した。AおよびBの運動方程式をたてよ。ただし,斜面にそって下向きに測ったAとBそれぞれの重心の座標を x_A,x_B,その加速度を a_A,a_B とする。

(2) Bとともに動く観測者から見たAの斜面下向きの加速度 a_{AB} を,k,M,m およびBの重心から測ったAの座標 x_{AB}(=x_A-x_B) を用いて表せ。

(3) 時刻 t における,x_{AB}\theta,k,M,m,g,t を用いて表せ。

※ Algodoo の設定は,M=5.0{\rm kg} , m=1.0{\rm kg} , k=5.0{\rm N/m} , \theta=\pi/6 である。


Algodoo シーン

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最終更新:2010年01月08日 16:59