銃弾を撃ち込まれた金属球

天井に質量 M [kg] の鉛でできた金属球が，長さ l [m] の軽い糸でぶら下げられ，静止している．質量 m [kg] の鉛の銃弾が速さ v0 [m/s] で水平に飛んできて金属球にめり込み，金属球と銃弾は一体となって運動した．その後，糸が垂直から 60° の角度になったとき，金属球は最高到達地点に達し，一瞬静止した．この間，糸がたるむことはないものとする．また，重力加速度の大きさを g [m/s2] とする．

(1)

銃弾が金属球にめり込んだ直後の，銃弾と一体になった金属球の速さとして，下から正しい選択肢を選べ．銃弾が金属球に刺さる前後で，全運動量の水平方向成分は保存するものとする．

v 0 [m/s] m+M m v 0 [m/s] m m+M v 0 [m/s]

(2)

v 0 を m , M , g , l を用いて表した式として，下から正しい選択肢を選べ

m+M m gl [m/s] m m+M gl [m/s] m+M m gl [m/s]

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学生スタッフ作成

2021年11月19日