質量 1700 kg の車が、半径 190 m の平らなカーブを一定の速さ 27 m/s で走る。 必要な中心向きの力(向心力)Fc を求めよ。
解答つき円運動ワークシート
1.やさしい
m = 1700 kgv = 27 m/sr = 190 m
Fc = N
2.やさしい
一定の毎分 90 回転で回る円板の軸から 85 cm の位置に小さな物体がのっている。 物体の速さ v を求めよ。
n = 90 rpmr = 0.85 m
v = m/s
3.ふつう
車が半径 105 m の平らなカーブを曲がる。タイヤと路面の間の静止摩擦係数は 0.6、g = 9.81 m/s² とする。車が横すべりせずにカーブを曲がれる最大の速さ vmax を求めよ。
r = 105 mμs = 0.6g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
車が半径 110 m の平らなカーブを曲がる。タイヤと路面の間の静止摩擦係数は 0.5、g = 9.81 m/s² とする。車が横すべりせずにカーブを曲がれる最大の速さ vmax を求めよ。
r = 110 mμs = 0.5g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
5.むずかしい
ボールを長さ 1.3 m の糸につけ、鉛直面内で円運動させる。g = 9.81 m/s² とする。最高点で糸がたるまずに張ったままでいられる最小の速さ vmin を求めよ。
r = 1.3 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
6.むずかしい
小さな台車を摩擦のない軌道上で静かに放し、半径 9 m の鉛直なループに進入させる。ループの最高点で軌道から離れないためには、ループの最下点から最低どれだけの高さ hmin から出発しなければならないか。
R = 9 mv₀ = 0
hmin = m
解答
- 1. Fc = 6523 N
- 2. v = 8.011 m/s
- 3. vmax = 24.86 m/s
- 4. vmax = 23.23 m/s
- 5. vmin = 3.571 m/s
- 6. hmin = 22.5 m
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