問題1： 質量の無視できるばねの両端におもりA, Bが取り付けられている。おもりA, Bとばねをまとめたものを系Cとする。A, Bに作用する力は地球からの引力とばねの復元力のみと仮定し、以下の(1)~(4)の力を内力・外力に分類する。 (1) おもりAに作用する重力 (2) おもりAに作用するばねの復元力 (3) 系Cに関して、Aに作用する重力 (4) 系Cに関して、Aに作用するばねの復元力 問題2： 質点A, Bからなる質点系に対して、成立するものを選ぶ。 1. Aに作用する力が内力だけならば、Aの運動量は保存する。
2025/6/26
1. 問題の内容
問題1：
質量の無視できるばねの両端におもりA, Bが取り付けられている。おもりA, Bとばねをまとめたものを系Cとする。A, Bに作用する力は地球からの引力とばねの復元力のみと仮定し、以下の(1)~(4)の力を内力・外力に分類する。
(1) おもりAに作用する重力
(2) おもりAに作用するばねの復元力
(3) 系Cに関して、Aに作用する重力
(4) 系Cに関して、Aに作用するばねの復元力
問題2：
質点A, Bからなる質点系に対して、成立するものを選ぶ。
1. Aに作用する力が内力だけならば、Aの運動量は保存する。
2. A, Bに作用する力が内力だけならば、AとBの運動量の和は保存する。
3. Aに作用する力が内力だけならば、Aの力学的エネルギーは保存する。
4. A, Bに作用する力が内力だけならば、AとBの力学的エネルギーの和は保存する。
5. Aに作用する力が保存力だけならば、Aの力学的エネルギーは保存する。
6. A, Bに作用する力が保存力だけならば、AとBの力学的エネルギーの和は保存する。
2. 解き方の手順
問題1：
内力・外力の定義を理解することが重要。
内力：系内の物体間でのみ作用する力。系全体の運動に影響を与えない。
外力：系外から系内の物体に作用する力。系全体の運動に影響を与える。
(1) おもりAに作用する重力：
おもりAに作用する重力は、地球からおもりAに作用する力なので、系Cから見ると外力。
(2) おもりAに作用するばねの復元力：
ばねはおもりAとBから構成される系Cの一部なので、おもりAに作用するばねの復元力は内力。
(3) 系Cに関して、Aに作用する重力：
系Cを一つのまとまった系として考えると、Aに作用する重力は地球からAに作用する力なので、外力。
(4) 系Cに関して、Aに作用するばねの復元力：
ばねはおもりAとBから構成される系Cの一部なので、おもりAに作用するばねの復元力は内力。
問題2：
系の運動量保存則と力学的エネルギー保存則を理解することが重要。
運動量保存則：系に外力が働かないとき、系の運動量は保存される。
力学的エネルギー保存則：系に保存力以外の力が働かないとき、系の力学的エネルギーは保存される。
1. Aに作用する力が内力だけならば、Aの運動量は保存する：
Aに作用する力が内力だけならば、Aは外力を受けないのでAの運動量は保存される。成立する。
2. A, Bに作用する力が内力だけならば、AとBの運動量の和は保存する：
AとBからなる系に外力が働かないため、AとBの運動量の和は保存される。成立する。
3. Aに作用する力が内力だけならば、Aの力学的エネルギーは保存する：
Aに作用する力が内力（保存力とは限らない）だけの場合、Aの力学的エネルギーは保存されるとは限らない。成立しない。
4. A, Bに作用する力が内力だけならば、AとBの力学的エネルギーの和は保存する：
A, Bに作用する力が内力（保存力とは限らない）だけの場合、AとB全体の力学的エネルギーが保存されるとは限らない。成立しない。
5. Aに作用する力が保存力だけならば、Aの力学的エネルギーは保存する：
Aに作用する力が保存力だけならば、Aの力学的エネルギーは保存される。成立する。
6. A, Bに作用する力が保存力だけならば、AとBの力学的エネルギーの和は保存する：
A, Bに作用する力が保存力だけならば、AとB全体の力学的エネルギーは保存される。成立する。
3. 最終的な答え
問題1：
(1) 外力
(2) 内力
(3) 外力
(4) 内力
問題2：
1, 2, 5, 6