傾斜角 θ の滑らかな斜面上に、上部が開口した質量 M の容器が置かれている。斜面の上端には固定された滑車があり、容器に結ばれた軽くて伸びない糸が滑車を経由して、鉛直下方に吊り下げられた質量 m0 の重りと連結されている。
最初、容器内には質量 mw の水が入っており、糸はたるむことなく張った状態で、系全体は静止状態に保たれている。時刻 t=0 において、静かに系を放すと同時に、容器の底面に設けられた小さな穴から水が一定の質量変化率 Rw=−dtdmw (定数)で下方に漏れ出し始めた。水は容器に対して相対速度ゼロで流出するものとし、漏れ出た水が容器や斜面に与える力積は無視できる。
容器内の水がすべて漏れ出た瞬間(時刻 t=T)、重りの初期位置からの下降距離を h、そのときの容器の速度の大きさを v とする。
糸および滑車の質量、滑車の摩擦、および空気抵抗はすべて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。
定数 K=ln34 を用いると、無次元量である比 ghv2 は cK−d(aK−b)2 の形で表される。ここで、a,b,c,d は自然数である。
積 a×b×c×d の値を求めよ。
無次元比 ghv2 を構成する自然数係数の積 a×b×c×d の自然数値。
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