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5分でわかる!固定面との斜衝突

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この動画の要点まとめ

ポイント

固定面との斜衝突

高校物理 運動と力66 ポイント1 全部 空欄埋める

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回は、物体が固定面と 斜めに衝突した場合の反発係数 について解説していきましょう。

面に平行な成分と垂直な成分に速度を分解!

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図のように、ボールを面に斜めに衝突させると、衝突後のボールは斜めに跳ね返ります。

高校物理 運動と力66 ポイント1 図 分解した矢印全てカット

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このような斜めの衝突では、必ず 速度を分解 して考えます。 面に垂直な成分面に平行な成分 に分解するのです。速度を対角線にするような長方形を描くと、次のように水平右向きの成分と鉛直下向きの成分を取り出すことができます。

高校物理 運動と力66 ポイント1の図

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衝突前の面に平行な速さの成分をvx、面に垂直な成分をvyとします。同様に、衝突後の面に平行な速さの成分をv'x、面に垂直な成分をv'yとします。

衝突面は「なめらか」であることが重要

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斜めの衝突を考えるとき、面が なめらかな面 であるかどうかは必ず確認してください。もし なめらかな面 であれば、 摩擦がありません 。摩擦がないという事は、ボールが摩擦力を受けませんね。つまり、衝突後のボールの 面に平行な速さの成分は変わらない衝突前のvxと衝突後のv'xは等しい という事がわかります。

高校物理 運動と力66 ポイント1 クマさんのまとめ1行目 空欄埋める

直角な成分は反発係数を考慮

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一方、面に垂直な速さの成分はどうでしょうか?

高校物理 運動と力66 ポイント1の図

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面が衝突する瞬間、ボールには 垂直抗力 がはたらきます。力の影響を受けるので、垂直な速さの成分は変化するのです。このとき、衝突前のvyと衝突後のv'yは、反発係数eを用いて次式で表されます。

高校物理 運動と力66 ポイント1 クマさんのまとめ2行目 空欄埋める

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方向は 逆向き なので マイナス がついており、大きさは e倍 になっています。

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なめらかな面への斜めの衝突という条件 であれば、 面に平行な成分には変化がなく面に垂直な成分は方向が逆向きになり大きさはe倍 になるということを押さえておきましょう。

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Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

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