高卒認定試験 物理基礎 H27-2 大問3 問1(1) 解説+解答

解説:

重力による位置エネルギーU:
[math] U = mgh [/math]
物体の質量:[math] m [/math]
重力加速度:[math] g [/math]
基準点からの高さ:[math] h [/math]
運動エネルギーU:
[math] U = \frac{1}{2} m v^2 [/math]
物体の質量:[math] m [/math]
物体の速度:[math] v [/math]

A点にあるときのエネルギー
位置エネルギーは、[math] mgL [/math] (B点を基準として、A点は高さL)
運動エネルギーは、[math] 0 [/math]

B点にあるときのエネルギー
位置エネルギーは、[math] 0 [/math]
運動エネルギーは、[math] \frac{1}{2} m v^2 [/math](B点での速度がv)

エネルギー保存の法則から、A点でのエネルギーとB点でのエネルギーは一致するので、
[math] mgL + 0 = 0 + \frac{1}{2}mv^2 [/math]
[math] mgL = \frac{1}{2}mv^2 [/math]
[math] v^2 = 2gL [/math]
[math] v = \sqrt{2gL} [/math]

以上。