支点のまわりの角運動量保存：物体に打たれる棒

外部トルクが 0 なら $(\vec{L}_S^{\,\text{sys}})_f = (\vec{L}_S^{\,\text{sys}})_i$ となることを述べ、内部トルクが対ごとに打ち消し合うという仮定が実験的にどう位置づけられるかを書き添えましょう。

$S$ のまわりのトルクの図をかき、瞬間的な衝突では支点の力、対になった接触力、重力の正味のトルクが 0 になることを示し、運動量と力学的エネルギーは一定とは限らないことを書き添えましょう。

$lm_1v_i$ を $lm_1v_i/2 + I_S\omega_a$ に等しいとおき、$I_S = \frac{1}{3}m_2l^2$ に平行軸の定理を使って、$\omega_a = 3m_1v_i/(2m_2l)$ を導きましょう。

衝突直後から天井までの力学的エネルギーを使って $v_i = (m_2/m_1)\sqrt{4gl/3}$ を導いて単位を確かめ、次に $E_i = E_a$ を課して $m_2/m_1 = 1$ を求めましょう。