質量 1400 kg の車が、半径 70 m の平らなカーブを一定の速さ 12 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 = 1400 kgv = 12 m/sr = 70 m
Fc = N
2.やさしい
質量 800 kg の車が、半径 80 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 = 800 kgv = 30 m/sr = 80 m
ac = m/s²
3.ふつう
車が半径 145 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 0.8、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 = 145 mμs = 0.8g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
道路技術者は、自動車が摩擦に頼らずに半径 150 m のカーブを 60 km/h で通過できるようにしたい。g = 9.81 m/s² とする。バンク角 θ を求めよ。
r = 150 mv = 60 km/hg = 9.81 m/s²
θ = °
5.むずかしい
半径 110 m のカーブに 18° 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 = 110 mθ = 18°μs = 0.1g = 9.81 m/s²
vmin = m/s
6.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 0.4 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 = 280 mθ = 12°μs = 0.4g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
解答
- 1. Fc = 2880 N
- 2. ac = 11.25 m/s²
- 3. vmax = 33.73 m/s
- 4. θ = 10.69 °
- 5. vmin = 15.33 m/s
- 6. vmax = 42.88 m/s
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