高卒認定試験 物理基礎 H27-1 大問3 問1 解説+解答

解説:

(1)
点Aの水平面からの高さをhとすると、点Aでの位置エネルギーは、
[math] U = mgh [/math]
となる。

点Bでの運動エネルギーは、
[math] U = \frac{1}{2} mv^2 [/math]
である。

エネルギー保存の法則から、
[math] mgh = \frac{1}{2}mv^2 [/math]
[math] gh = \frac{1}{2}v^2 [/math]
[math] h = \frac {v^2} {2g} [/math]
となる。

(2)
小物体Pに掛かる動摩擦力は、
[math] \mu ‘mg [/math]
となる。BC間の距離をx[m]とすると、その間の動摩擦力のする仕事は、
[math] \mu ‘mg \times x [/math]
であり、B点でのエネルギーがこの仕事により奪われる。

従って、
[math] \frac{1}{2}mv^2 = \mu ‘mg \times x [/math]
[math] \mu ‘g \times x = \frac{1}{2}v^2 [/math]
[math] x = \frac {v^2} {2\mu’g} [/math]
である。

以上。