20 m/s で走る質量 600 kg の車が、逆向きに 13 m/s で走る質量 1400 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 = 600 kgv1 = 20 m/sm2 = 1400 kgv2 = −13 m/s
v′ = m/s
2.やさしい
21 m/s で走る質量 2000 kg の車が、停止している質量 2000 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)。
m1 = 2000 kgv1 = 21 m/sm2 = 2000 kgv2 = 0 m/s
v′ = m/s
3.ふつう
摩擦のないレール上で、11 m/s で動く質量 1.5 kg のグライダーが、静止している質量 2 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 = 1.5 kgm2 = 2 kgv1 = 11 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
4.ふつう
質量 5 g の弾丸を、軽い糸でつり下げた質量 3.5 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 = 5 gM = 3.5 kgh = 4 cmg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 0.2 kg のボールが 30 m/s で壁に当たり、9 m/s でまっすぐはね返る。接触時間は 50 ms である。 壁がボールに与える力積の大きさ J を求めよ。
m = 0.2 kgvin = 30 m/svout = 9 m/sΔt = 50 ms
J = N·s
6.むずかしい
質量 0.15 kg のボールが 26 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 10 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 = 0.15 kgvin = 26 m/svout = 4 m/sΔt = 10 ms
J = N·s
解答
- 1. v′ = −3.1 m/s
- 2. v′ = 10.5 m/s
- 3. v′1 = −1.571 m/s
- 4. v = 621 m/s
- 5. J = 7.8 N·s
- 6. J = 4.5 N·s
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