高校物理 要点・解法ノート
差がつく

衝突で失われる運動エネルギー

着眼点e<1 の衝突では運動エネルギーが減る。衝突前後の K をそれぞれ計算して引くのが基本。

\Delta K=\frac12\cdot\frac{m_1m_2}{m_1+m_2}(v_1-v_2)^2(1-e^2)

検算用の式。e=1 なら損失0、e=0(一体化)で損失が最大。

例題
1
3.0\ \mathrm{m/s} で進む 2.0\ \mathrm{kg} の台車が、静止している 1.0\ \mathrm{kg} の台車と一体になった。失われた運動エネルギーを求めよ。
解答
衝突後の速さは 2.0\ \mathrm{m/s}(運動量保存)。
前 \frac12\times2.0\times3.0^2=9.0\ \mathrm{J}、後 \frac12\times3.0\times2.0^2=6.0\ \mathrm{J}
3.0\ \mathrm{J}(検算: \frac12\times\frac{2.0}{3.0}\times9.0\times1=3.0)

「運動量と力積」の項目

  1. 運動量と力積の関係必須
  2. F-tグラフの面積=力積必須
  3. 運動量保存則必須
  4. 反発係数(はね返り係数)必須
  5. 一直線上の衝突(保存則+反発係数の連立)必須
  6. 分裂・人と台車(はじめ静止なら全運動量0)必須
  7. なめらかな面への斜め衝突必須
  8. 衝突で失われる運動エネルギー差がつく
  9. 平面内の衝突(成分ごとに保存)差がつく
  10. 重心の運動(台車の上を人が歩く)差がつく
  11. 動く台の上を滑る物体(水平方向だけ運動量保存)差がつく
  12. 質量が変化する物体(ロケットの連続噴射)不要

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