質量 1500 kg の車が、半径 50 m の平らなカーブを一定の速さ 19 m/s で走る。 向心加速度 ac を求めよ。
解答つき円運動ワークシート
1.やさしい
m = 1500 kgv = 19 m/sr = 50 m
ac = m/s²
2.やさしい
一定の毎分 150 回転で回る円板の軸から 65 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 = 150 rpmr = 0.65 m
ac = m/s²
3.ふつう
車が半径 25 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 0.7、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 = 25 mμs = 0.7g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
長さ 0.6 m の糸につけた小球が、糸が鉛直と一定の角度 35° 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。 小球の速さ v を求めよ。
L = 0.6 mθ = 35°g = 9.81 m/s²
v = m/s
5.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 4 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 = 4 mv₀ = 0
hmin = m
6.むずかしい
質量 1.1 kg のボールを長さ 1.3 m の糸につけ、鉛直面内で円運動させる。最下点での速さは 3.5 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 = 1.1 kgr = 1.3 mv = 3.5 m/sg = 9.81 m/s²
T = N
解答
- 1. ac = 7.22 m/s²
- 2. ac = 160.4 m/s²
- 3. vmax = 13.1 m/s
- 4. v = 1.538 m/s
- 5. hmin = 10 m
- 6. T = 21.16 N
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