東京女子医科大学物理2012年第1問
上端に質量mの板Aを取り付け下端を床に固定したバネが鉛直に置かれている。Aの上にさらに質量Mの物体Bをのせると、バネ
はA、Bの重みにより自然長よりl0縮んだつり合いの状態で静止した。図1に見るようにAとBは大きさが無視できる点で表せるとして、このつり合い点Oを原点とするy座標を鉛直上向きにとる。重力加速度をg、バネ定数をkとして、以下の設問に答えよ。ただし、バネの質量は無視できる。問題文中にない物理量は定義してから用いること。

- (1) l0を問題文中の物理量で表せ。
- (2) EpとEQの各々をk、l0、l1およびyQを用いて表せ。ただし、重力による位置エネルギーの基準をO点にとる。
- (3) 前問の結果からQ点の座標yQの値を求めよ。
- (4) Q点に達した後、AとBが一体となって単振動するためには、押し下げ量l1にどのような条件が必要か、理由と共に記せ。