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
k = 0.15 m0 → 2000 rpm170 kg

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。

m = 170 kgk = 0.15 mn1 = 0 rpmn2 = 2000 rpmT = 28 N·m
t = s
2.やさしい
k = 0.2 mn = 600 rpm20 kg

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
0 → 700 rpmI = 23 kg·m²

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
n = 500 rpmT = 1530 N·m

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
θ = 10°a

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
θ = 10°vs = 10 m

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. 1. t = 28.61 s
  2. 2. Ek = 1.579 kJ
  3. 3. Pavg = 8.828 kW
  4. 4. P = 80.11 kW
  5. 5. μs = 0.05038
  6. 6. v = 4.521 m/s

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。