qO4O3

図4のように、鉛直上向きに\(y\)軸をとる。小球を、\(y\)=0 の位置から鉛直上向きに投げ上げた。この小球は、\(y\)=\(h\) の位置まで上がったのち、\(y\)=0 の位置まで戻ってきた。小球が上昇しているときおよび下降しているときの、小球の\(y\)座標と運動エネルギーの関係は下記のグラフ(a)、(b)、(c)の実線のうちそれぞれどれか。その組合せとして最も適当なものを①~⑨のうちから一つ選べ。ただし、グラフ中の破線は \(y\)=0 を基準とした重力による位置エネルギーを表している。また、空気抵抗は無視できるものとする。

図 4
上昇中 下降中
(a) (a)
(a) (b)
(a) (c)
(b) (a)
(b) (b)
(b) (c)
(c) (a)
(c) (b)
(c) (c)

#共テ22本試物理基礎

本問では空気抵抗も摩擦力もありません。保存力である重力しかはたらいていません。このようなときは力学的エネルギー保存の法則が成り立ち、運動エネルギーと位置エネルギーの和が常に一定となります。\(y\) がどんな値であろうと運動エネルギーと位置エネルギーの和が一定となっているグラフは (c) です。このことは上昇中であろうと下降中であろうと変わりません。

答えはです。

 

力学的エネルギー保存の法則』項で示した図を貼っておきます。