物理学コミュの運動に関する問題（分かる方教えてください！）

１、時速３６?で動いている車にブレーキをかけ、回転をとめた。

車がタイヤと道路の間のすべり摩擦によって止まるとした場合、車は何m滑って止まるか？

ただし、摩擦係数0.5とし、重力加速度の大きさをg=9.8m/s²である。

２、また時速72?のときは？

３、摩擦係数が0.3になったときの時速36?の場合と時速72?の場合の止まる距離は？

４、半径40Mの平らなカーブを車で安全に回るためには、車の速さはいくら以下でなければならないか？

ただし、摩擦係数は0.5である。また重力加速度の大きさはg=9.8m/s²とする。

もし、半径10Mの急なカーブのときはいくら以下にしなければならないのか？

５、質量1トンの車が時速40?で壁に衝突した。この衝突により壁に与えられた仕事はいくらか？

また、車の速さが時速80?の場合は時速40のときの何倍になるか？

扱った公式と具体的な式もあれば理解する上で助かるのでよろしくお願い致します。

コメント(27)

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[1] mixiユーザー 07月18日 12:17

宿題は自分で頑張ろうよ

[2] mixiユーザー 07月18日 13:01

１．結構すぐとまる

２．車は急に止まらない

３．雨が降ると制動距離は伸びる

４．ゆっくり走ろう安全に，急カーブに突っ込むのは自殺行為です．

５．その車が40キロに加速するために消費した燃料のエネルギーの3割程度

[3] mixiユーザー 07月18日 13:06

問４，５に関して、この問題には不備があります
問４：静止摩擦係数と動摩擦係数の区別が明解には述べられてはいない
　　　「安全に」はドリフト走行を含むのか含まないのか？
問５：壁の性質が述べられていない。剛体なのか、ショックを吸収する塑性体なのか？
　　　弾性があるとするなら、衝突して車が跳ね返った速さは？

おそらくは出題者が講義で話した時の状況設定なのでしょう。
講義ノートを見ないと解けません。もしくはあらゆる状況設定を尽くして解を並べるか。
この問題の出題者に質問をするのが最善の解だと思います。
あと、
　・何がどう分からないのか明確にしてください。
　・キロメートルは km と書いてもらえると助かります。

[4] mixiユーザー 07月18日 13:22

すみません

物理に関してはまったくの素人なので公式すらわからなかったので

もしよろしければ問題１～５で適用される公式を教えて頂けたら、チャレンジしたいのでよろしくお願いします

チャレンジして解けなければ再度何がわからなかったのかを明らかにし、質問させてください

[8] mixiユーザー 07月18日 13:54

＜HWさん
そうなんですか

何が足りないのかしっかり調べてみます

ご指摘と計算していただきありがとうございました

[11] mixiユーザー 07月18日 14:29

>重さが不明だから計算できないんだけど。

重さは必要ないです。

[13] mixiユーザー 07月18日 14:41

質量は摩擦力と運動エネルギーを書くのに要るけど、結局は落とせる。

使う公式？は以下

1.2.3.5　力学的エネルギーの変化＝物体がされた仕事
4.　円運動の向心力＝mv^2 /r m：質量　v：速さ　r：半径

あと　http://mixi.jp/view_bbs.pl?id=15260521&comm_id=63364

[17] mixiユーザー 07月18日 16:44

どの問題も普通に解けますよえぇ．

[18] mixiユーザー 07月19日 10:39

＞16

計算おつです。
エネルギー保存則を使った方が簡単です。

＞ドリフト

ドリフトしても限界速度を超えたら曲がれません。
ちなみに、グリップ走行の方が限界速度は高いです。
ただし、動摩擦を超えたら安全とは言えないので静止摩擦は考える必要ないです。

＞壁

壁が壊れたら問題にならないので、壁は壊れない、動かない、が前提です。
気になるなら回答に明記すればよいです。

[20] mixiユーザー 07月19日 13:32

みなさんありがとうございます！！

だんだんわかってきました！！

問題１は
E＝1/2m*v^2＝μ*m*g*Lより

1/2*m*10^2＝0.5*m*9.8*L

両片のmを消去することにより、1/2*10^2＝0.5*9.8*Lとなりこれに数値を代入する。

4.9L＝50　L＝10.2　答え約10mらしいです

（問題1,2,3は数値を変えることにより皆様のおかげで、できました

問題4
m*v^2/r≦μ*m*g（遠心力≦摩擦力）

数値を代入すると・・・

m*v^2/40≦0.5*m*9.8（両片のmを除去できるので除去する）

v^2/40≦0.5*9.8より

v^2≦196

v≦14　　　答えは14m/s(50.4km/h)

問題4までわかりましたが、問題5がどうしてもわかりません

出題者に聞いてみると、衝突→車はとまる＝車のもっていた運動エネルギー（仕事）

よって、質量1トン、時速40kmとすると

式は

1/2*1000kg(＝1t)*(40/3.6)^2

＝500*123.456

＝61728

とここまでできたのですが・・・

回答が約6.2*104Jとなっており、どうして61728から約6.2*104Jとなるのかが・・・ジュールについてよく理解してないことも問題ですが、61728から約6.2*104Jになる途中計算を教えていただければ助かります

[21] mixiユーザー 07月19日 13:55

有効数字では？

ぁ、でも車1トンじゃ有効数字1桁・・・？

[23] mixiユーザー 07月19日 14:46

問題自体が有効数字2ケタで求めよみたいにあったら6.2*10^4Jでいいと思うんですけどねぇ

でも1トンて書いてあるから、6*10^4Jになっちゃいますよね・・・

[24] mixiユーザー 07月19日 15:01

＞20

>出題者に聞いてみると、衝突→車はとまる＝車のもっていた運動エネルギー（仕事）

40km/hで壁に衝突して車は壊れなかったんですか？？？

壁がまったく破壊されなかった場合、衝突した時のエネルギーはすべて車の破壊に使われます。
なので、「車が壁にした仕事はゼロ」が正解です。
最近の車はすべて、「エネルギー吸収部材」というものを装備しています。

例えばこんな部品
http://www.alumi-world.jp/oshidashi/2103c01a.html
http://www.sumitomometals.co.jp/news/news/2005/news2005-04-05.html

[25] mixiユーザー 07月19日 15:04

壁に正面衝突したらこんな感じになります。

http://www.mlit.go.jp/jidosha/carinf/ast/05/inf/finf.htm

[26] mixiユーザー 07月19日 15:06

でもそれだと

>また、車の速さが時速80?の場合は時速40のときの何倍になるか？

の問いに答えられないような気がします・・・
あえていうなら、
「どちらも0」
でしょうか。

[27] mixiユーザー 07月19日 15:35

＞26

どちらもゼロが正解です。
○倍という表現だと1億倍でも正解になってしまいますね。
厳密には壁の表面も少し破壊されるのでゼロではないと思いますが。

たぶん出題者のミス（無知？）です。
壁がエネルギーを吸収できる構造になっていれば話は別です。
もしそうなら問題にそう書いてあるはず。

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