一定の毎分 78 回転で回る円板の軸から 105 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 = 78 rpmr = 1.05 m
ac = m/s²
2.やさしい
質量 700 kg の車が、半径 170 m の平らなカーブを一定の速さ 30 m/s で走る。 向心加速度 ac を求めよ。
m = 700 kgv = 30 m/sr = 170 m
ac = m/s²
3.ふつう
質量 1800 kg の自動車が、道路の盛り上がりの頂上を 12 m/s で通過する。盛り上がりの頂上は半径 35 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 = 1800 kgv = 12 m/sr = 35 mg = 9.81 m/s²
N = N
4.ふつう
長さ 0.3 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 = 0.3 mθ = 50°g = 9.81 m/s²
T = s
5.むずかしい
質量 0.5 kg のボールを長さ 1.2 m の糸につけ、鉛直面内で円運動させる。最下点での速さは 5.5 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 = 0.5 kgr = 1.2 mv = 5.5 m/sg = 9.81 m/s²
T = N
6.むずかしい
長さ 0.6 m の軽い糸につけた質量 1.9 kg の球を鉛直な円を描くように回す。最下点での速さは 9.5 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 = 1.9 kgr = 0.6 mvbottom = 9.5 m/sg = 9.81 m/s²
Ttop = N
解答
- 1. ac = 70.05 m/s²
- 2. ac = 5.294 m/s²
- 3. N = 10252 N
- 4. T = 0.8809 s
- 5. T = 17.51 N
- 6. Ttop = 192.6 N
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