質量 160 kg のはずみ車の、軸まわりの回転半径は 0.15 m である。 回転数は 2400 rpm である。運動エネルギー Ek を kJ で求めよ。
解答つき剛体の回転ワークシート
1.やさしい
M = 160 kgk = 0.15 mn = 2400 rpm
Ek = kJ
2.やさしい
振り子は、上端 O で支持された一様な細い棒(1 kg、長さ 1.1 m)の下端に、質量 9.5 kg、半径 0.25 m の薄い中実の円板を固定したものである。円板は自身の面内で振れ、その中心は O の 1.35 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 kgL = 1.1 mmdisc = 9.5 kgr = 0.25 md = 1.35 m
IO = kg·m²
3.ふつう
質量 8.5 kg、長さ 2.4 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 = 8.5 kgL = 2.4 mg = 9.81 m/s²
R = N
4.ふつう
モーターが 400 rpm でトルク 180 N·m を出している。その出力 P を kW で求めよ。
T = 180 N·mn = 400 rpm
P = kW
5.むずかしい
質量 14 kg の 中空の球 が、速さ 9 m/s で滑らずに転がっている。 全運動エネルギー Ek を求めよ。
m = 14 kgv = 9 m/sI = (2/3)·m·r²
Ek = J
6.むずかしい
薄いフープ が、水平面に対して 25° 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 = 25°I = m·r²g = 9.81 m/s²
μs =
解答
- 1. Ek = 113.7 kJ
- 2. IO = 18.01 kg·m²
- 3. R = 20.85 N
- 4. P = 7.54 kW
- 5. Ek = 945 J
- 6. μs = 0.2332
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