💡 ヒント：なめらか曲面＋あらい水平面

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

なめらかな曲面 A から滑り出した物体が、あらい水平面 BC を通って点 X で停止する、または往復するという複合的な状況です。区間ごとに性質が違うので、エネルギーの収支を区間別に追います。

なめらか区間ではエネルギー保存、あらい区間では摩擦の仕事を考慮。往復するなら摩擦は毎回減速の方向に働くので、行きも帰りもエネルギーを奪います。

✏️ 求めるもの

(1) B での速さ、(2) BC のどこで停止するか、(3) 反転して戻るときの様子（運動を継続できるかも含めて）。

🔬 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) B での速さ \(v_B\)：A → B はなめらか → エネルギー保存 → \(v_B = \sqrt{2gh}\)
  2. (2) X で停止する位置：B から X までの距離を \(\ell\) として、運動エネルギーがすべて摩擦の仕事で奪われる → \(\dfrac{1}{2}mv_B^2 = \mu' mg \ell\) → \(\ell = h/\mu'\)
  3. (3) 反転して戻れるか：停止点 X で物体は止まっている。さらに動くには静止摩擦に勝つ必要があるが、水平面では他に力がない → そのまま停止
注意

水平なあらい面で物体が停止したら、外力がない限り動き出しません（静止摩擦が動かない方向にも働ける）。「反転して戻る」と勘違いしないこと。坂道なら戻ることも可能ですが、水平面は止まったままです。