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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です（原文：運動量保存について。）
運動量保存とは？衝突直後の速さvを求める方法
このQ&Aのポイント
- 運動量保存の法則について説明します。質量mの小球が傾き30度の斜面に衝突し、衝突直前の速度をv0、衝突直後の速度をvとします。斜面方向をx軸、斜面に垂直な方向をy軸とすると、x軸方向での運動量は保存されますが、y軸方向では保存されません。
- y軸方向では運動量保存が成り立たない理由は、衝突直前と直後で小球にかかるy軸方向の力が異なるためです。衝突直前には斜面からの重力がかかりますが、衝突直後には斜面からの反力が働きます。そのため、y軸方向の運動量は保存されません。
- したがって、y軸方向の運動量保存の式である-mv0cos30°=mvsin30°は成り立ちません。運動量保存はx軸方向でのみ成り立つ法則なので、この式は正しくありません。間違った解釈に基づいていたため、計算がうまくいかなかったのです。
- mouiyayann
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- 物理学
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質問者が選んだベストアンサー
質量ｍの物体に働く力は全て外力です。 斜面に衝突して運動の方向が変わっているのですから斜面から物体に力が働いています。 滑らかな斜面ということでその力が面に垂直であると考えています。 斜面に垂直な速度成分が変化します。でも斜面に平行な速度成分は変化しません。衝突後の速度が水平方向であったということでｖｘ，ｖｙをｖｏで表すことが出来ます。 Ａ、Ｂ２つの物体を考えます。２つの物体の間に働いている力は外力ではありません。Ａ、Ｂの間に力が働いて速度変化が起こってもＡ、Ｂ合わせた全体については運動量は保存しています。内力は全運動量を変化させることができないのです。（これは重心の運動を変化させることは出来ないと言い換えても同じです。） この場合でもＡだけについて考えるとか、Ｂだけについて考えるということをやれば運動量は保存していません。速度が変化しているのですから運動量が保存していないというのは明らかです。 Ａだけの運動を考えている場合であればＢは環境になってしまいます。Ａ、Ｂの間に働く力はＡに働く外力になります。 系をどう設定するかで外力、内力は変わってきます。
その他の回答 (1)
noname#110201
回答No.1
>ｙ軸方向に外力は働いてないから・・・ いえ、Y軸方向にこそ、衝突時に力が働いているのです。 理想の状態で、平面と平行な方向に力を加えようがないですよね。 衝突の時は、平面に垂直な方向に力が加えられます。
補足
回答ありがとうございます。 衝突の際に働く力は、斜面との反作用で打ち消しあうため外力ではないと考えたのですが・・・違うのでしょうか？