9 m/s で走る質量 1800 kg の車が、逆向きに 8 m/s で走る質量 1000 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 = 1800 kgv1 = 9 m/sm2 = 1000 kgv2 = −8 m/s
v′ = m/s
2.やさしい
24 m/s で走る質量 600 kg の車が、逆向きに 2 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)。
m1 = 600 kgv1 = 24 m/sm2 = 1300 kgv2 = −2 m/s
v′ = m/s
3.ふつう
水平に 16 m/s で動いている質量 19 kg の物体が、同じ直線上を動く 2 つの破片に爆発する。質量 18 kg の破片は前向きに 55 m/s で進み続ける。質量 1 kg の破片の速度 v′2 を求めよ(元の向きを正とする)。
M = 19 kgu = 16 m/sm1 = 18 kgv′1 = 55 m/sm2 = 1 kg
v′2 = m/s
4.ふつう
摩擦のないレール上で、6 m/s で動く質量 4 kg のグライダーが、静止している質量 2.5 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 = 4 kgm2 = 2.5 kgv1 = 6 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
5.むずかしい
質量 0.45 kg のボールが 20 m/s で壁に当たり、15 m/s でまっすぐはね返る。接触時間は 20 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 = 0.45 kgvin = 20 m/svout = 15 m/sΔt = 20 ms
J = N·s
6.むずかしい
交差点で、東向きに 20 m/s で走る質量 1100 kg の自動車が、北向きに 11 m/s で走る質量 1800 kg の自動車と衝突する。2 台は一体となる。 衝突直後の残骸の速さ v′ を求めよ。
m1 = 1100 kgv1 = 20 m/s (E)m2 = 1800 kgv2 = 11 m/s (N)
v′ = m/s
解答
- 1. v′ = 2.929 m/s
- 2. v′ = 6.211 m/s
- 3. v′2 = −686 m/s
- 4. v′1 = 1.385 m/s
- 5. J = 15.75 N·s
- 6. v′ = 10.21 m/s
ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。