qI2QB

図3のように、軽い糸でつながった、質量 M の物体Aと質量 m の物体Bが、なめらかな水平面上に置かれている。物体Aに一定の大きさ F の力を水平方向に加え、全体を等加速度運動させる。ただし、糸は水平であるものとする。

図 3

(問3)qI2QA

(問4)運動中のある時刻における物体Aと物体Bの運動エネルギー EAEB の比 \(\large{\frac{E_A}{E_B}}\) を式で表わせ。

#センター17本試物理基礎

(問4)
張力や加速度が共通であると上で説明しましたが、速度も共通です。加えられる力が F 以外に無いのなら、物体Aと物体Bが別々の加速度あるいは速度で運動することはありえません。

速度を v と置きますと、

物体Aの運動エネルギー

    EA = \(\large{\frac{1}{2}}\)Mv2

物体Bの運動エネルギーは

    EB = \(\large{\frac{1}{2}}\)mv2

よって、

    \(\large{\frac{E_A}{E_B}}\) = \(\large{\frac{M}{m}}\)