24 m/s で走る質量 1100 kg の車が、停止している質量 800 kg の車に衝突する。 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 = 1100 kgv1 = 24 m/sm2 = 800 kgv2 = 0 m/s
v′ = m/s
2.やさしい
自由に動ける質量 5.5 kg のライフルが、質量 10 g の弾丸を 750 m/s で発射する。どちらも初めは静止している。ライフルの反動の速さ V を求めよ。
M = 5.5 kgm = 10 gv = 750 m/s
V = m/s
3.ふつう
質量 15 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 4 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 = 15 gM = 4.5 kgh = 4 cmg = 9.81 m/s²
v = m/s
4.ふつう
15 m/s で動いている質量 1000 kg の自動車が、静止している質量 1600 kg の自動車に衝突し、2 台は一体となる。 衝突で失われる運動エネルギー ΔK はどれだけか。
m1 = 1000 kgv1 = 15 m/sm2 = 1600 kgv2 = 0
ΔK = J
5.むずかしい
質量 0.4 kg のボールが 9 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 25 ms である。 壁がボールに及ぼす平均の力 Favg を求めよ。
m = 0.4 kgvin = 9 m/svout = 4 m/sΔt = 25 ms
Favg = N
6.むずかしい
交差点で、東向きに 14 m/s で走る質量 800 kg の自動車が、北向きに 15 m/s で走る質量 2000 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 = 800 kgv1 = 14 m/s (E)m2 = 2000 kgv2 = 15 m/s (N)
v′ = m/s
解答
- 1. v′ = 13.89 m/s
- 2. V = 1.364 m/s
- 3. v = 266.7 m/s
- 4. ΔK = 69231 J
- 5. Favg = 208 N
- 6. v′ = 11.44 m/s
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