振り子は、上端 O で支持された一様な細い棒(4 kg、長さ 1 m)の下端に、質量 7 kg、半径 0.1 m の中実の球を固定したものである。球の中心は O の 1.1 m 下にある。 O まわりの振り子の質量慣性モーメント IO を求めよ。
解答つき剛体の回転ワークシート
1.やさしい
mrod = 4 kgL = 1 mmsphere = 7 kgr = 0.1 md = 1.1 m
IO = kg·m²
2.やさしい
質量 3.5 kg、長さ 1.3 m の一様な細い棒が、棒に垂直で重心 G から 0.3 m 離れた軸 O のまわりに回転する。その軸まわりの質量慣性モーメント IO を求めよ。
m = 3.5 kgL = 1.3 md = 0.3 m
IO = kg·m²
3.ふつう
質量 4.5 kg、長さ 2.1 m の一様な細い棒が、一端をピンで支えられて水平に保たれている。静止状態から放す。g = 9.81 m/s² とする。 放した直後の角加速度 α を求めよ。
m = 4.5 kgL = 2.1 mg = 9.81 m/s²
α = rad/s²
4.ふつう
軸が 1200 rpm で 180 kW を伝えている。軸のトルク T を求めよ。
P = 180 kWn = 1200 rpm
T = N·m
5.むずかしい
質量 6 kg、長さ 2 m の一様な細い棒が、上端の摩擦のない支点からつり下がって静止している。水平に 220 m/s で飛んできた 5 g の弾丸が、支点の 2 m 下で棒に当たり、そのまま埋まる。 衝突直後の棒の角速度 ω を求めよ。
M = 6 kgL = 2 mm = 5 gv = 220 m/sd = 2 m
ω = rad/s
6.むずかしい
質量 9 kg、長さ 0.8 m の一様な細い棒が、上端の摩擦のない支点からつり下がって静止している。水平に 560 m/s で飛んできた 20 g の弾丸が、支点の 0.32 m 下で棒に当たり、そのまま埋まる。 衝突直後の棒の角速度 ω を求めよ。
M = 9 kgL = 0.8 mm = 20 gv = 560 m/sd = 0.32 m
ω = rad/s
解答
- 1. IO = 9.831 kg·m²
- 2. IO = 0.8079 kg·m²
- 3. α = 7.007 rad/s²
- 4. T = 1432 N·m
- 5. ω = 0.2743 rad/s
- 6. ω = 1.865 rad/s
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