未来の得点力へ！物理基礎問題演習「連結物体の分離とエネルギー保存則」【高校物理対応】

今回の問題

この問題のテーマは「連結された物体の運動と分離、力学的エネルギー保存則」です。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。

運動方程式: 複数の物体が一緒に運動する場合、全体を一つの物体とみなして運動方程式を立てる方法と、各物体に注目して個別に立てる方法を使い分けます。
力学的エネルギー保存則: 床がなめらかなので、ばねの弾性力以外の外力は仕事をしません。したがって、系全体の力学的エネルギー（運動エネルギーと弾性エネルギーの和）は保存されます。
フックの法則: ばねの弾性力の大きさは、自然の長さからの変位に比例します (\(F_{\text{ばね}}=kx\))。
物体の分離条件: 接触している2物体が離れる瞬間は、互いに及ぼしあう力（垂直抗力）が \(0\) になるときです。

基本的なアプローチは以下の通りです。

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