滑らかな水平面の上に、質量 M の台が静止している。この台の上面は、水平面となめらかにつながる曲面となっている。質量 m の小物体を、台の水平部分から台に向けて水平に速さ v0 で滑らせ、台の上面へと滑り込ませた。
小物体は台の曲面をすべり上がり、最高点に達したのち、再び台の水平部分へと滑り下りて台から離れた。小物体と台の間に摩擦はなく、空気抵抗も無視できるものとする。また、重力加速度の大きさを g とする。
小物体が台の上で達した最高点の水平面からの高さを h、小物体が台から完全に離れた後の台の速さを V とする。h および V を表す式をそれぞれ求めよ。
最高点の高さ hm と、台の最終的な速さ Vm/s を求める。 h の値を既約分数で表したときの分子を p、分母を q とし、V の値を V0 とする。 (p+q)×V0 の値を自然数で入力せよ。