11 m/s で走る質量 500 kg の車が、逆向きに 9 m/s で走る質量 900 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 = 500 kgv1 = 11 m/sm2 = 900 kgv2 = −9 m/s
v′ = m/s
2.やさしい
静止している質量 0.45 kg のボールを蹴る。足は平均 700 N の力で 12 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 = 0.45 kgFavg = 700 NΔt = 12 ms
v = m/s
3.ふつう
質量 12 g の弾丸を、軽い糸でつり下げた質量 4.5 kg の木片に水平に撃ち込むと、弾丸は木片の中にとどまる。木片は初めより 5 cm 高い位置まで振れ上がる。g = 9.81 m/s² とする。衝突前の弾丸の速さ v を求めよ。
m = 12 gM = 4.5 kgh = 5 cmg = 9.81 m/s²
v = m/s
4.ふつう
質量 8 g の弾丸を、軽い糸でつり下げた質量 2 kg の木片に水平に撃ち込むと、弾丸は木片の中にとどまる。木片は初めより 5 cm 高い位置まで振れ上がる。g = 9.81 m/s² とする。衝突前の弾丸の速さ v を求めよ。
m = 8 gM = 2 kgh = 5 cmg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 0.35 kg のボールが 10 m/s で壁に当たり、19 m/s でまっすぐはね返る。接触時間は 50 ms である。 壁がボールに及ぼす平均の力 Favg を求めよ。
m = 0.35 kgvin = 10 m/svout = 19 m/sΔt = 50 ms
Favg = N
6.むずかしい
質量 0.35 kg のボールが 27 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。 壁がボールに与える力積の大きさ J を求めよ。
m = 0.35 kgvin = 27 m/svout = 12 m/sΔt = 25 ms
J = N·s
解答
- 1. v′ = −1.857 m/s
- 2. v = 18.67 m/s
- 3. v = 372.4 m/s
- 4. v = 248.6 m/s
- 5. Favg = 203 N
- 6. J = 13.65 N·s
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