質量 800 kg の車が、半径 80 m の平らなカーブを一定の速さ 25 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 = 800 kgv = 25 m/sr = 80 m
Fc = N
2.やさしい
一定の毎分 45 回転で回る円板の軸から 30 cm の位置に小さな物体がのっている。 向心加速度 ac を求めよ。
n = 45 rpmr = 0.3 m
ac = m/s²
3.ふつう
長さ 1.8 m の糸につけた小球が、糸が鉛直と一定の角度 15° をなすように水平な円運動をしている(円すい振り子)。g = 9.81 m/s² とする。 1 回転にかかる時間 T を求めよ。
L = 1.8 mθ = 15°g = 9.81 m/s²
T = s
4.ふつう
長さ 0.8 m の糸につけた小球が、糸が鉛直と一定の角度 50° をなすように水平な円運動をしている(円すい振り子)。g = 9.81 m/s² とする。 1 回転にかかる時間 T を求めよ。
L = 0.8 mθ = 50°g = 9.81 m/s²
T = s
5.むずかしい
半径 50 m のカーブに 18° のバンクがついており、タイヤと路面の間の静止摩擦係数は 0.3 である。g = 9.81 m/s² とする。 自動車がバンクを下にすべり落ちずにカーブを通過できる最低の速さ vmin を求めよ。
r = 50 mθ = 18°μs = 0.3g = 9.81 m/s²
vmin = m/s
6.むずかしい
質量 1.8 kg のボールを長さ 0.5 m の糸につけ、鉛直面内で円運動させる。最下点での速さは 7 m/s である。g = 9.81 m/s² とする。最下点での糸の張力 T を求めよ。
m = 1.8 kgr = 0.5 mv = 7 m/sg = 9.81 m/s²
T = N
解答
- 1. Fc = 6250 N
- 2. ac = 6.662 m/s²
- 3. T = 2.645 s
- 4. T = 1.439 s
- 5. vmin = 3.337 m/s
- 6. T = 194.1 N
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