一定の毎分 150 回転で回る円板の軸から 90 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。
解答つき円運動ワークシート
1.やさしい
n = 150 rpmr = 0.9 m
ac = m/s²
2.やさしい
質量 1.2 kg の石を、なめらかで水平な台の上で、張力 80 N で切れる糸で半径 1.3 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 = 1.2 kgr = 1.3 mTmax = 80 N
vmax = m/s
3.ふつう
車が半径 85 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 = 85 mμs = 0.7g = 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
ボールを長さ 1.2 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 = 1.2 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
6.むずかしい
長さ 1.2 m の軽い糸につけた質量 0.4 kg の球を鉛直な円を描くように回す。最下点での速さは 10 m/s である。空気抵抗を無視し、g = 9.81 m/s² とする。最高点での糸の張力 Ttop を求めよ。
m = 0.4 kgr = 1.2 mvbottom = 10 m/sg = 9.81 m/s²
Ttop = N
解答
- 1. ac = 222.1 m/s²
- 2. vmax = 9.309 m/s
- 3. vmax = 24.16 m/s
- 4. vmax = 22.15 m/s
- 5. vmin = 3.431 m/s
- 6. Ttop = 13.71 N
ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。