【演習】水平ばね振り子

物理【力学】第20講『水平ばね振り子』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

水平ばね振り子単振動の基本的な知識が身についたところで，いよいよ具体的な運動を取り扱ってみましょう。例題を解きながら解説していきたいと思います！...

問題

図のように質量2.5kgの小球が，ばね定数90N/mのばねを介して壁につながれている。 ばねを自然の長さから0.20mだけ縮めて静かに手を離したところ，小球は運動をはじめた。 床はなめらかであるとして，以下の各問いに答えよ。

[Level.1]
この単振動の振幅と周期を求めよ。 答えにπを用いてよい。

[Level.2]
小球が振動の中心を通過するときの速さを求めよ。

[Level.3]
小球が振動の中心をはじめて通過するのは運動を開始してから何秒後か。 答えにπを用いてよい。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
振幅：0.20m
周期：\(\frac{\pi}{3}\)s

[Level.2]
1.2m/s

[Level.3]
\(\frac{\pi}{12}\)s後