💡 ヒント：力学（コの字型物体の転倒・円弧レール上の衝突）

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

2 部構成の力学問題。問1 はコの字型物体を傾けたときの転倒条件（重心位置とモーメント）、問2 は円弧レール上で 2 つの物体が衝突したあとの放物運動。「重心の位置 → 力のモーメント → 転倒角」「エネルギー保存 + 反発係数」「離れた後は放物運動」と各局面で道具を切り替える。

✏️ 求めるもの

コの字型の重心、転倒の限界条件、円弧上での衝突後の B の速度、レール端から飛び出す条件、最高点。「重心 = 部分の重さ加重平均」「転倒条件 \(\mu_0 > w/h\) 等」「エネルギー保存」。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. (1) コの字の重心：3 つの直線部分の重さ加重平均で求める。\(x_G = (左壁の x + 底辺の x + 右壁の x) \cdot \text{各重さ加重}\)
  2. (2) 転倒条件：支点（傾けた方向の足元）まわりに重力のモーメントが「転倒方向」になる傾き角 \(\theta_c\)
  3. (3) 滑らないこと：静止摩擦が水平力に勝つ条件 \(\mu_0 > \tan\theta_c\)
  4. (4) 衝突後の B の速度：運動量保存 + 反発係数（or 完全弾性ならエネルギー保存）
  5. (5) レール端から飛び出す：離れた瞬間の速度を初速とする放物運動。最高点 \(y_P\) は \(v^2\sin^2\theta/(2g)\) を加える
注意

転倒条件は支点まわりのモーメントで考える。「重心が支点の真上を超える瞬間」が転倒の境界。傾けた角度 \(\theta_c\) は \(\tan\theta_c = (\text{支点から重心までの水平距離})/(\text{重心の高さ})\)。「滑り」と「転倒」は別の条件で、両方確認が必要。