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。
解答つき剛体の回転ワークシート
1.やさしい
mrod = 1.5 kgL = 0.7 mmsphere = 7.5 kgr = 0.2 md = 0.9 m
IO = kg·m²
2.やさしい
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
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
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
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
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. IO = 6.44 kg·m²
- 2. Ek = 166.5 kJ
- 3. ω = 4.161 rad/s
- 4. R = 30.66 N
- 5. t = 0.7821 s
- 6. p = 40 %
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