高卒認定試験 物理基礎 H30-2 大問3 問2 解説+解答

解説:


ばねを押し縮める長さは、ばねの弾性エネルギーに連動することになる。これは、力学的エネルギー保存則より、斜面に摩擦がないので、小球の位置エネルギーと連動する。したがって、小球A, B, Cの位置エネルギーを比較する。

小球Aは、
$$ E = mgh = 1.0kg \times g \times 10m = 10g $$

小球Bは、
$$ E = mgh = 1.5kg \times g \times 5m = 7.5g $$

小球Cは、
$$ E = mgh = 1.0kg \times g \times 10m = 10g $$

したがって大小関係は、
$$ a = c > b $$
である。


上記のとおり、計算しても求めることができるが、位置エネルギーは高さに比例する(横の移動距離には関係ない)ことを知っていれば、高さだけで判断できる。

計算しなくて済むなら計算しないで済ませてしまいましょう。

以上。