💡 ヒント:運動量保存と反発係数の連立

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

静止している球 B に、動いている球 A が衝突するシンプルなパターン。B は静止していたので衝突直後は必ず動き出す方向に進みます(\(v_2' > 0\))。一方、A は質量比と \(e\) によって跳ね返る・止まる・進み続けるのいずれかになります。

未知数は \(v_1', v_2'\) の2つ。運動量保存の式反発係数の式の2本で連立して解きます。

✏️ 求めるもの

衝突後の \(v_1'\)(A の速度)と \(v_2'\)(B の速度)。質量・初速・反発係数が文字または数値で与えられ、文字式で求めるか具体値で出すかは問題による。

🔬 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. 初期条件を整理:B は静止 \(v_2 = 0\)。A は \(v_1\) で右向きに進む
  2. 運動量保存を立式:\(m_1 v_1 = m_1 v_1' + m_2 v_2'\)
  3. 反発係数の式:\(e v_1 = v_2' - v_1'\)
  4. 連立して解く:2式を引き算・足し算して \(v_1', v_2'\) を分離する
  5. 特殊ケースを確認:\(m_1 = m_2,\ e = 1\) のとき A は静止、B が \(v_1\) で動く(玉突き)
注意

反発係数の式の符号に注意。\(e = -(v_1' - v_2') / (v_1 - v_2)\) のマイナスを忘れないこと。B が静止(\(v_2 = 0\))の場合は \(e = (v_2' - v_1') / v_1\) と書くと符号ミスが減る。