解答つき剛体の回転ワークシート

無料で印刷できる剛体の回転のワークシート:やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

先生方へ: 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
Or = 0.2 mL = 0.7 m0.9 m1.5 kg7.5 kg

振り子は、上端 O で支持された一様な細い棒(1.5 kg、長さ 0.7 m)の下端に、質量 7.5 kg、半径 0.2 m の中実の球を固定したものである。球の中心は O の 0.9 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。

mrod = 1.5 kgL = 0.7 mmsphere = 7.5 kgr = 0.2 md = 0.9 m
IO = kg·m²
2.やさしい
R = 0.75 mn = 600 rpm300 kg

はずみ車は、質量 300 kg、半径 0.75 m の一様な中実の円板である。 回転数は 600 rpm である。運動エネルギー Ek を kJ で求めよ。

M = 300 kgR = 0.75 mn = 600 rpm
Ek = kJ
3.ふつう
ω = ?L = 1.7 mm = 6.5 kg

質量 6.5 kg、長さ 1.7 m の一様な細い棒が、一端をピンで支えられ、水平な位置から静止状態で放される。 摩擦を無視し、g = 9.81 m/s² とする。 棒が鉛直位置を通過するときの角速度 ω を求めよ。

m = 6.5 kgL = 1.7 mg = 9.81 m/s²
ω = rad/s
4.ふつう
L = 1.8 mm = 12.5 kgα

質量 12.5 kg、長さ 1.8 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。 放した直後にピンが棒に及ぼす鉛直方向の力 R を求めよ。

m = 12.5 kgL = 1.8 mg = 9.81 m/s²
R = N
5.むずかしい
θ = 30°as = 1 m

中実の円柱 が、水平面に対して 30° 傾いた斜面を滑らずに転がり下りる。g = 9.81 m/s² とする。 静止状態から出発する。斜面を 1 m 転がり下りるのにかかる時間 t を求めよ。

θ = 30°I = ½·m·r²g = 9.81 m/s²s = 1 m
t = s
6.むずかしい
1 m/sω

質量 1 kg の 中空の球 が、速さ 1 m/s で滑らずに転がっている。 全運動エネルギーのうち、回転の運動エネルギーが占める割合 p(%)を求めよ。

m = 1 kgv = 1 m/sI = (2/3)·m·r²
p = %

解答

  1. 1. IO = 6.44 kg·m²
  2. 2. Ek = 166.5 kJ
  3. 3. ω = 4.161 rad/s
  4. 4. R = 30.66 N
  5. 5. t = 0.7821 s
  6. 6. p = 40 %

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。