工業力学の問題解き方を教えてください。

質問

工業力学の問題で２つ判らないものがあります。どなたか、ご教授下さい。 Q１（運動・衝突） 車体の２倍の重さの荷物を積んだ貨車が、機関車から突き放され、静止している同型の空荷の貨車に４m/sで衝 突して一緒に動き出した。この時の速度を求めよ。なお、貨車の質量をｍとする。

単位：ｍ/s

Q２（すべり摩擦） 質量ｍの物体を水平面に沿って初速度ｖ０で滑らせたところ、長さｘだけ進み静止した。これより、摩擦係数μを求 めよ。
ただし、μは速度に無関係で、最初の運動エネルギーが全部摩擦に消費されたものとする。

単位：なし

回答No.1

NemurinekoNya · ベストアンサー

貨車の質量mの２倍の貨物を積んでいるので、貨物を積んだ貨車の質量は
　m + 2m = 3m
で、これの持っている運動量は3m×4 = 12m
合体後の速度をVとすると、運動量保存則より、
　(3m+m)V = 4mV = 12m
　V = 12m/4m = 3

で、二つ目の問題は、
　(1/2)・m・(v0)^2 = μmgx
なので、
　μ = {(1/2)・(v0)^2}/(g・x)
ここで、
　gは重力加速度
　^2は、「二乗」の意味です。

考え方としても、物体の持っている運動エネルギーがすべて摩擦力の仕事によってなくなったと考えればいいです。
　★運動エネルギー　(1/2)・m・(v0)^2
　★摩擦力 μmg
　★摩擦力による仕事　μmg・x

ですから、
　(1/2)・m・(v0)^2 = μmgx

お礼

懇切丁寧なご回答ありがとうございます。
謎が解けました。

補足

ご回答ありがとうございます。
ちなみに、この二問は簡単なレベルですか？