質量 1300 kg の車が、半径 200 m の平らなカーブを一定の速さ 20 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 = 1300 kgv = 20 m/sr = 200 m
ac = m/s²
2.やさしい
質量 600 kg の車が、半径 40 m の平らなカーブを一定の速さ 22 m/s で走る。 向心加速度 ac を求めよ。
m = 600 kgv = 22 m/sr = 40 m
ac = m/s²
3.ふつう
質量 1100 kg の自動車が、道路の盛り上がりの頂上を 6 m/s で通過する。盛り上がりの頂上は半径 55 m の円弧である。g = 9.81 m/s² とする。頂上で路面が自動車に及ぼす垂直抗力 N を求めよ。
m = 1100 kgv = 6 m/sr = 55 mg = 9.81 m/s²
N = N
4.ふつう
車が半径 70 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 = 70 mμs = 0.3g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
5.むずかしい
半径 250 m のカーブに 15° 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。 自動車が外側上方へすべり出さずにカーブを通過できる最高の速さ vmax を求めよ。
r = 250 mθ = 15°μs = 0.4g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
6.むずかしい
質量 1.5 kg の台車を、摩擦のない軌道上の高さ 24 m から静かに放し、半径 6 m の鉛直なループを通過させる。g = 9.81 m/s² とする。 ループの最高点で軌道が台車に及ぼす垂直抗力 Ntop を求めよ。
m = 1.5 kgh = 24 mR = 6 mg = 9.81 m/s²
Ntop = N
解答
- 1. ac = 2 m/s²
- 2. ac = 12.1 m/s²
- 3. N = 10071 N
- 4. vmax = 14.35 m/s
- 5. vmax = 42.83 m/s
- 6. Ntop = 44.14 N
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