問1 図のように，摩擦のない曲線状のレールA，B，C の同じ高さから，初速度0 …
問1 ～問4 に答えよ。
問1 図のように，摩擦のない曲線状のレールA，B，C の同じ高さから，初速度0 で小物体を 運動させた。小物体は，それぞれの曲線状のレールを下ったのちレールを上る。これらの レールA，B，C のうち，小物体が到達する最高点の高さが同じになるレールの組合せとし て正しいものはどれか。下の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 A とB のみレールCも同じ高さから出発しているので、Cだけ外れることはありません。
- 2 A とC のみレールBも同じ高さから出発しているので、Bだけ外れることはありません。
- 3 B とC のみレールAも同じ高さから出発しているので、Aだけ外れることはありません。
- 4 A とB とC力学的エネルギーが保存するので、3つとも同じ高さまで上がります。
解説
正解は4です。レールに摩擦がないので力学的エネルギーが保存され、小物体が上ることのできる高さは、出発した高さと同じになります。この高さは途中のレールの形や傾きには関係しません。レールA、B、Cはいずれも同じ高さから初速度0で出発しているので、到達する最高点の高さは3つとも同じになり、答えはAとBとCの組合せになります。速さは途中の高さによって変わりますが、上りきる高さは変わりません。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00009.htm）を加工して作成