高校物理

質問

高校物理です！
一定速度v0＝3.0m/sで質量m1＝5.0×10^3kgの機関車が進んでいき、地点Aから下の傾斜にさしかかる。傾斜区間からはブレーキ等を働かせずに進み、高低差2.0m下がった地点Bまで進み、停止していた質量m2＝2.0×10^3kgの貨物車と連結した。地点Bからの線路は水平であるとする。地点Bまでは、摩擦は考えなくて良い、重力加速度は10.0m/s^2 動摩擦係数が0.2であるとする。
（1）地点Bで停止していた貨物車と連結直後の速度はどれだけか
(2) ブレーキ等を働かせずに進むと、摩擦力によりだんだん減速していき、やがて停止する。停止するまでに地点Bからどれだけの距離進んだか。

回答No.1

bellflaw17sai

最初に機関車が持っていた運動エネルギーが　
(1/2)m1(v0)^2＝9/2m1
で
摩擦を考えなくていい斜面を下り、その高低差が2.0ｍだったので
位置エネルギー2m1g=20m1
を獲得しました

ということは連結直前の機関車の持っているエネルギーは
49/2m1
49=7^2なので
速度が7.0m/s になったということです
連結後の速度をｖ1とすると運動量保存則より5.0
７ｍ1＋0ｍ2＝ｖ1（ｍ1＋ｍ2）

ｍ2＝(2/5)m1なので
7m1=v1(7/5)m1
v1=5.0m/s ではないでしょうか

2は連結直後の運動エネルギーを計算し、それが摩擦に逆らって何ｍ動かしたら0になるか考えてください
鉛直方向にｈ持ち上げた時の位置エネルギーがｍｇｈなので
水平方向にｘ動かしたら摩擦をＦとすると発生する摩擦熱はｍＦｘ
でこれが失われる運動エネルギーに等しく
Ｆ＝垂直抗力×動摩擦係数です