質量 2 kg の石を、なめらかで水平な台の上で、張力 190 N で切れる糸で半径 0.5 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。
解答つき円運動ワークシート
1.やさしい
m = 2 kgr = 0.5 mTmax = 190 N
vmax = m/s
2.やさしい
質量 1500 kg の車が、半径 160 m の平らなカーブを一定の速さ 11 m/s で走る。 向心加速度 ac を求めよ。
m = 1500 kgv = 11 m/sr = 160 m
ac = m/s²
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 0.6、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 = 0.6g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
質量 1200 kg の自動車が、道路の盛り上がりの頂上を 15 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 = 1200 kgv = 15 m/sr = 35 mg = 9.81 m/s²
N = N
5.むずかしい
ボールを長さ 0.9 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 = 0.9 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
6.むずかしい
ボールを長さ 1 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 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
解答
- 1. vmax = 6.892 m/s
- 2. ac = 0.7562 m/s²
- 3. vmax = 22.37 m/s
- 4. N = 4058 N
- 5. vmin = 2.971 m/s
- 6. vmin = 3.132 m/s
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