問2 ボールAは,床で跳ね返って上昇したが,はじめに落下させた高さに戻ることなく…
(1 ・2 のどちらか1 題を選び解答する) 熱の性質とエネルギーについて,問1 ~問5 に答えよ。 図1 のように,質量と大きさが等しい2 種類のボールAとボールBを,同じ高さから落下させ て床で跳ね返らせると,ボールAはよく弾み,ボールBはほとんど弾まなかった。ただし,空気 抵抗の影響はないものとする。 ボールB ボールA 図1
問2 ボールAは,床で跳ね返って上昇したが,はじめに落下させた高さに戻ることなく,再び 落下し始めた。ボールAが床と衝突する直前と直後におけるエネルギーの変化について述べ た文として最も適切なものを,次の1 ~4 のうちから一つ選べ。
- 1 力学的エネルギーは変化しない。高さが戻らないので、力学的エネルギーは減っています。
- 2 力学的エネルギーは増える。エネルギーが増えることはありません。
- 3 力学的エネルギーの全部が他の形態のエネルギーになる。跳ね返っているので、すべてが失われたわけではありません。
- 4 力学的エネルギーの一部は他の形態のエネルギーになる。一部が熱や音のエネルギーに変わり、その分だけ減ります。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は4です。ボールが床で跳ね返るとき、変形したり音が出たりすることで、力学的エネルギーの一部が熱や音のエネルギーに変わります。そのため、もとの高さまでは戻りません。1のように変化しないわけでも、2のように増えるわけでもなく、3のようにすべてが失われるわけでもありません。減った分が他の形に移ったと考えます。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00011.htm)を加工して作成