⑵ 点G を飛び出すときの小物体の速さに関する文として正しいものはどれか。次の1…
問1 ～問4 に答えよ。 問1 図のように，摩擦のないレールがある。レールの最下点からの高さh の点S から，初速 度0 で小物体をすべらせたところ，小物体は点G で鉛直上向きに飛び出した。⑴～⑶に答 えよ。ただし，小物体にはたらく空気抵抗は無視できるものとする。 小物体 S 高さh 最下点 G 問1 ，問2 に答えよ。
⑵ 点G を飛び出すときの小物体の速さに関する文として正しいものはどれか。次の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 点G は最下点よりも上にあるので，速さは最下点を通過するときよりも小さくなる。点Gは最下点より高いので、位置エネルギーの分だけ速さが小さくなります。
- 2 力学的エネルギーが保存するので，速さは最下点を通過するときと等しくなる。力学的エネルギーは保存しますが、高さが違うので速さは等しくなりません。
- 3 すべっている間は加速し続けるので，速さは最下点を通過するときよりも大きくなる。点Sから点Gまで加速し続けるわけではなく、最下点を過ぎると減速します。
- 4 垂直抗力が仕事をするので，速さは最下点を通過するときよりも大きくなる。垂直抗力は運動の向きと垂直なので、仕事をしません。
解説
正解は1です。レールに摩擦がないので力学的エネルギーは保存され、速さは高さだけで決まります。点Gは最下点より高い位置にあるため、その分だけ位置エネルギーが大きく、残る運動エネルギーは小さくなります。したがって点Gを飛び出すときの速さは、最下点を通過するときよりも小さくなります。2は高さの違いを見落とした誤りで、4の垂直抗力は運動の向きと垂直なので仕事をしません。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00007.htm）を加工して作成