この問題は、運動量保存の法則と反発係数の式を使って、2つの物体の衝突後の速度 $v_A$ と $v_B$ を求める問題です。与えられた式は以下の2つです。 * 運動量保存の法則:$0.20 \times 5.0 + 0.20 \times (-3.0) = 0.20 v_A + 0.20 v_B$ * 反発係数の式:$0.50 = -\frac{v_A - v_B}{5.0 - (-3.0)}$

応用数学物理運動量保存反発係数連立方程式力学
2025/8/6

1. 問題の内容

この問題は、運動量保存の法則と反発係数の式を使って、2つの物体の衝突後の速度 vAv_AvBv_B を求める問題です。与えられた式は以下の2つです。
* 運動量保存の法則:0.20×5.0+0.20×(3.0)=0.20vA+0.20vB0.20 \times 5.0 + 0.20 \times (-3.0) = 0.20 v_A + 0.20 v_B
* 反発係数の式:0.50=vAvB5.0(3.0)0.50 = -\frac{v_A - v_B}{5.0 - (-3.0)}

2. 解き方の手順

まず、運動量保存の法則の式を整理します。
0.20×5.0+0.20×(3.0)=0.20vA+0.20vB0.20 \times 5.0 + 0.20 \times (-3.0) = 0.20 v_A + 0.20 v_B
1.00.6=0.20vA+0.20vB1.0 - 0.6 = 0.20 v_A + 0.20 v_B
0.4=0.20vA+0.20vB0.4 = 0.20 v_A + 0.20 v_B
両辺を 0.200.20 で割ると、
2=vA+vB2 = v_A + v_B
vA+vB=2v_A + v_B = 2 (式1)
次に、反発係数の式を整理します。
0.50=vAvB5.0(3.0)0.50 = -\frac{v_A - v_B}{5.0 - (-3.0)}
0.50=vAvB8.00.50 = -\frac{v_A - v_B}{8.0}
両辺に 8.0-8.0 をかけると、
4.0=vAvB-4.0 = v_A - v_B
vAvB=4v_A - v_B = -4 (式2)
式1と式2を使って、vAv_AvBv_B を求めます。
式1と式2を足し合わせると、
(vA+vB)+(vAvB)=2+(4)(v_A + v_B) + (v_A - v_B) = 2 + (-4)
2vA=22v_A = -2
vA=1v_A = -1
vA=1v_A = -1 を式1に代入すると、
1+vB=2-1 + v_B = 2
vB=3v_B = 3

3. 最終的な答え

vA=1v_A = -1
vB=3v_B = 3

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