質量 170 kg、回転半径 0.15 m のはずみ車を、静止状態から 2000 rpm まで一様に加速する。 駆動トルクは一定の 28 N·m で、摩擦は無視できる。これにかかる時間 t を求めよ。
解答つき剛体の回転ワークシート
1.やさしい
m = 170 kgk = 0.15 mn1 = 0 rpmn2 = 2000 rpmT = 28 N·m
t = s
2.やさしい
質量 20 kg のはずみ車の、軸まわりの回転半径は 0.2 m 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 = 20 kgk = 0.2 mn = 600 rpm
Ek = kJ
3.ふつう
モーターが、慣性モーメント 23 kg·m² のはずみ車を、静止状態から 7 s で 700 rpm まで加速する。損失を無視して、モーターが供給する平均動力 Pavg を kW で求めよ。
I = 23 kg·m²n = 700 rpmt = 7 s
Pavg = kW
4.ふつう
モーターが 500 rpm でトルク 1530 N·m を出している。その出力 P を kW で求めよ。
T = 1530 N·mn = 500 rpm
P = kW
5.むずかしい
中実の球 が、水平面に対して 10° 傾いた斜面を滑らずに転がり下りる。g = 9.81 m/s² とする。 滑らないために必要な最小の静止摩擦係数 μs を求めよ。
θ = 10°I = (2/5)·m·r²g = 9.81 m/s²
μs =
6.むずかしい
中空の球 が静止状態から出発し、水平面に対して 10° 傾いた斜面を滑らずに転がり下りる。g = 9.81 m/s² とする。 斜面に沿って 10 m 転がった後の速さ v を求めよ。
θ = 10°s = 10 mI = (2/3)·m·r²g = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. t = 28.61 s
- 2. Ek = 1.579 kJ
- 3. Pavg = 8.828 kW
- 4. P = 80.11 kW
- 5. μs = 0.05038
- 6. v = 4.521 m/s
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