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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ばね: 相手が壁か転がる荷台か)

ばね:相手が壁か転がる荷台か

このQ&Aのポイント
  • ばねの問題に関する疑問をもちました。ばね定数Kのばねが左片側が壁に、右片側が荷物につながっているとします。
  • ばねを縮めた状態から自然長に戻ったときの荷物の速さを求める問題です。弾性エネルギーと運動エネルギーから求めることができます。摩擦は無視します。
  • 同様のケースで、左片側が車輪がついた荷台に接続されている場合、荷台も動き出すため、解法が異なります。荷台と荷物の速さを求めるためには弾性エネルギーと運動エネルギーの式を立てる必要があります。

質問者が選んだベストアンサー

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  • yokkun831
  • ベストアンサー率74% (674/908)
回答No.1

まず本来の運動方程式(運動の法則)は,慣性系に対してのみ成立する(運動の法則が成立する座標系を慣性系という),という点を理解して下さい。荷台bに固定された座標系は加速度をもつために,非慣性系となっています。したがって本来の形での運動方程式が成立しないため,そこから導かれる力学的エネルギー保存の法則も成立しないわけです。 非慣性系においては,「慣性力」というものを導入して運動方程式の補正をすると,慣性系と同様の扱いが可能になります。または,結局同じことなのですが荷台a,bの両者の換算質量というものを用いて,「相対変位の運動方程式」というものが成立することが知られています。

jeccl
質問者

お礼

申し訳ありません。御礼をしておりませんでした。 お教え頂きありがとう御座います。いつも回答下さり重ねてお礼申し上げます。

その他の回答 (1)

回答No.2

エネルギーは慣性系によって違ってきます。 例えば静止している物体は別の慣性系では 速度を持つので運動エネルギーを持ちます。 荷台は、バネを縮むでいた時点と自然長になった時点で 違う慣性系の中で停止しているので、その慣性系 を基準とする相対速度だけでエネルギーを計算すると、 エネルギー保存則が成り立ちません。 前後の慣性系を一致させてから計算してください。

jeccl
質問者

お礼

勉強になりました。ありがとう御座いました。 また、御礼が遅くなりましたことお詫び申し上げます。

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