質量 600 kg の車が、半径 200 m の平らなカーブを一定の速さ 10 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 = 600 kgv = 10 m/sr = 200 m
Fc = N
2.やさしい
質量 1300 kg の車が、半径 110 m の平らなカーブを一定の速さ 16 m/s で走る。 必要な中心向きの力(向心力)Fc を求めよ。
m = 1300 kgv = 16 m/sr = 110 m
Fc = N
3.ふつう
車が半径 140 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 = 140 mμs = 0.7g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
半径 370 m のカーブに 10° のバンク(傾斜)がついている。摩擦をまったく必要とせずに自動車が通過できる速さ v はいくらか。g = 9.81 m/s² とする。
r = 370 mθ = 10°g = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
小さな台車を摩擦のない軌道上で静かに放し、半径 7.5 m の鉛直なループに進入させる。ループの最高点で軌道から離れないためには、ループの最下点から最低どれだけの高さ hmin から出発しなければならないか。
R = 7.5 mv₀ = 0
hmin = m
6.むずかしい
半径 220 m のカーブに 30° 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 0.25 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 = 220 mθ = 30°μs = 0.25g = 9.81 m/s²
vmin = m/s
解答
- 1. Fc = 300 N
- 2. Fc = 3025 N
- 3. vmax = 31.01 m/s
- 4. v = 25.3 m/s
- 5. hmin = 18.75 m
- 6. vmin = 24.85 m/s
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