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箱 保存則
滑らかで水平な床に質量Mの箱が置かれ、箱の中央の位置で質量mの小球Pが長さlの糸で吊り下げられている 糸が鉛直方向と角θをなす位置AまでPを移し、全体が静止した状態でPを静かに離す Pが最下点に達したとき、箱は初めの位置からどれだけ動いているか ｘ0＝(ｌ・cosθ/(Ｍ+ｍ))・ｍになるらしいのですが何故ですか？
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下図の位置（点R）にいるときの速さをエネルギー保存則を用いて解きたいのです。 このとき小球の速さは最大である。（θ=Φ/2） 問は電車の天井から、長さ Lの意図で質量 m の小球がつるされている。 静止していた電車が水平方向右向きに加速度αで等加速度運動を始めると、 小球は糸が鉛直と角θをなす間で振動した。 初期位置を基準としてエネルギー保存則を用いると 0 = mg*L(1-cosθ) + m*v^2/2 （初期位置） （点R） となり、明らかにおかしいのがわかりますが、どこがおかしいのでしょうか。 初期位置（基準）よりも点Rの方が高いので重力による位置エネルギーは持つはずです。
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支柱を備えた直方体の台Ｑ（質量Ｍ）がなめらかな水平面上におかれ、その左端は鉛直な壁に接している。 支柱の上端Ｏには長さｌ（エル）の軽くて伸び縮みしない糸が結ばれており、糸の他端には小球Ｐ（質量ｍ）が取り付けられている。 今、糸を張ったままＰをＯと同じ高さの点Ａまで持ち上げ静かに放した。その後のＰの位置を線分ＯＡから半時計まわりに測った糸の回転角をθで表すものとする。 重力加速度ｇとして以下の問いに答えよ。 （１）θが０＜θ＜90°のとき （ア）Ｐの速さを求めよ。 （イ）Ｐの加速度の大きさをｇとsinθを用いて表せ。 （ウ）糸の張力の大きさを求めよ。 （エ）台Ｑが鉛直な壁からうける抗力の大きさが最大となるときのtanθと抗力の最大値を求めよ。 （２）Ｐが最下点を通過した後、はじめてθが最大となったとき （ア）台Ｑの速さを求めよ。 （イ）θの最大値θmを150°としたい。このときの台Ｑの質量Ｍをｍのみを用いて表せ。 （３）はじめて最下点を通過したＰがθ（＜θm）の位置を最高点（θ=θm）に向かって運動しているとき、Ｐの速度の水平線分Vx、Vy、台Ｑの速さをＶとする。台Ｑ上の観測者から見るとＰは点Ｏを中心として回転しているように見えることからVx Vy Ｖおよびtanθの間に成り立つ関係式を書け。 （４）Ｐが２回目に最下点を通過するときのＰおよび台Ｑの速度をそれぞれ求めよ。 ただし、速度は水平右向きを正とする。 また、はじめて最下点を通過するときのＰの速度をV'とし、ｍ、Ｍ、V'を用いて答えよ。 ボリュームありますが、添付した画像を参考にお願いします。
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お礼
分かりました ありがとうございました