20 m/s で走る質量 1200 kg の車が、逆向きに 7 m/s で走る質量 1300 kg の車と正面衝突する。 2 台の車は一体となる。衝突直後の共通の速度 v′ を求めよ(1 台目の車の向きを正とする)。
解答つき運動量と衝突ワークシート
1.やさしい
m1 = 1200 kgv1 = 20 m/sm2 = 1300 kgv2 = −7 m/s
v′ = m/s
2.やさしい
静止している質量 0.15 kg のボールを蹴る。足は平均 600 N の力で 5 ms の間ボールを押す。蹴った直後のボールの速さ v を求めよ。
m = 0.15 kgFavg = 600 NΔt = 5 ms
v = m/s
3.ふつう
摩擦のないレール上で、8 m/s で動く質量 0.5 kg のグライダーが、静止している質量 1.5 kg のグライダーと完全弾性的に正面衝突する。 衝突後の 1 台目のグライダーの速度 v′1 を求めよ(元の進行方向を正とする)。
m1 = 0.5 kgm2 = 1.5 kgv1 = 8 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
4.ふつう
摩擦のないレール上で、9 m/s で動く質量 0.5 kg のグライダーが、静止している質量 1.5 kg のグライダーと完全弾性的に正面衝突する。 衝突後の 1 台目のグライダーの速度 v′1 を求めよ(元の進行方向を正とする)。
m1 = 0.5 kgm2 = 1.5 kgv1 = 9 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
5.むずかしい
質量 0.3 kg のボールが 19 m/s で壁に当たり、4 m/s でまっすぐはね返る。接触時間は 40 ms である。 壁がボールに及ぼす平均の力 Favg を求めよ。
m = 0.3 kgvin = 19 m/svout = 4 m/sΔt = 40 ms
Favg = N
6.むずかしい
質量 0.45 kg のボールが 11 m/s で壁に当たり、12 m/s でまっすぐはね返る。接触時間は 25 ms である。 壁がボールに及ぼす平均の力 Favg を求めよ。
m = 0.45 kgvin = 11 m/svout = 12 m/sΔt = 25 ms
Favg = N
解答
- 1. v′ = 5.96 m/s
- 2. v = 20 m/s
- 3. v′1 = −4 m/s
- 4. v′1 = −4.5 m/s
- 5. Favg = 172.5 N
- 6. Favg = 414 N
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