質量 1600 kg の車が、半径 100 m の平らなカーブを一定の速さ 8 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 = 1600 kgv = 8 m/sr = 100 m
Fc = N
2.やさしい
質量 0.8 kg の石を、なめらかで水平な台の上で、張力 140 N で切れる糸で半径 1.1 m の水平な円を描くように回す。石がもてる最高の速さ vmax を求めよ。
m = 0.8 kgr = 1.1 mTmax = 140 N
vmax = m/s
3.ふつう
車が半径 100 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 0.3、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 = 100 mμs = 0.3g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
車が半径 125 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 0.4、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 = 125 mμs = 0.4g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
5.むずかしい
半径 280 m のカーブに 12° 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 0.1 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 = 280 mθ = 12°μs = 0.1g = 9.81 m/s²
vmin = m/s
6.むずかしい
半径 300 m のカーブに 30° 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 0.4 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 = 300 mθ = 30°μs = 0.4g = 9.81 m/s²
vmin = m/s
解答
- 1. Fc = 1024 N
- 2. vmax = 13.87 m/s
- 3. vmax = 17.16 m/s
- 4. vmax = 22.15 m/s
- 5. vmin = 17.4 m/s
- 6. vmin = 20.59 m/s
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