[EJU,문부성 물리] 에센스 물리 79번 해설

이 문제는 대표적인 분열문제이다. 여기서 분열이란, 초기 운동량이 0인 상태에서 서로 떨어져나가는 상황을 말한다. 그럼, 이러한 분열문제는 어떻게 푸는 것일까? 결론부터 말하면, 이 문제의 풀이는 이렇게 1줄로 풀어진다. 어떻게 분열문제를 1줄만에 풀 수 있는 것일까? m,M을 하나의 system으로 보면, 이 system에선 x축 방향으로 외력이 존재하지 않는다. 즉, 내력만이 존재하므로 x축 방향에서 운동량 보존법칙이 성립한다. 따라서, 분열 후의 m의 속도를 v, M의 속도를 V라고 하면, 가 성립한다. 여기서, m의 운동량을 p, M의 운동량을 P라고 하면 운동에너지 공식을 생각하면, m과 M의 운동에너지는 질량에 반비례 하는 것을 알 수 있다. 게다가, 이 system에선 비보존력(수직항력)이 일을 안하므로, 역학적 에너지가 보존된다. 따라서, 처음의 탄성퍼텐셜 에너지를 질량에 반비례해서 나눠가진다고 아래와 같이 풀 수 있는 것이다....