質量 1000 kg の車が、半径 80 m の平らなカーブを一定の速さ 14 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 = 1000 kgv = 14 m/sr = 80 m
Fc = N
2.やさしい
質量 900 kg の車が、半径 160 m の平らなカーブを一定の速さ 10 m/s で走る。 向心加速度 ac を求めよ。
m = 900 kgv = 10 m/sr = 160 m
ac = m/s²
3.ふつう
車が半径 60 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 = 60 mμs = 0.7g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
車が半径 115 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 = 115 mμs = 0.7g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
5.むずかしい
質量 0.5 kg のボールを長さ 1.5 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 9 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 = 1.5 mv = 9 m/sg = 9.81 m/s²
T = N
6.むずかしい
半径 280 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 0.1 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 = 15°μs = 0.1g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
解答
- 1. Fc = 2450 N
- 2. ac = 0.625 m/s²
- 3. vmax = 20.3 m/s
- 4. vmax = 28.1 m/s
- 5. T = 31.91 N
- 6. vmax = 32.23 m/s
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