質量 1500 kg の車が、半径 90 m の平らなカーブを一定の速さ 27 m/s で走る。 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
m = 1500 kgv = 27 m/sr = 90 m
ac = m/s²
2.やさしい
質量 1 kg の石を、なめらかで水平な台の上で、張力 90 N で切れる糸で半径 0.7 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。
m = 1 kgr = 0.7 mTmax = 90 N
vmax = m/s
3.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 0.5、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 = 0.5g = 9.81 m/s²
vmax = m/s
4.ふつう
半径 100 m のカーブに 12° 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 = 100 mθ = 12°g = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 1.4 kg のボールを長さ 0.8 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 6.5 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 = 1.4 kgr = 0.8 mv = 6.5 m/sg = 9.81 m/s²
T = N
6.むずかしい
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。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 = 1.2 mg = 9.81 m/s²
vmin = m/s
解答
- 1. ac = 8.1 m/s²
- 2. vmax = 7.937 m/s
- 3. vmax = 23.75 m/s
- 4. v = 14.44 m/s
- 5. T = 87.67 N
- 6. vmin = 3.431 m/s
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