
物理の問題でどうしても考え方が分かりません。
アドバイスお願いします。
水平な道路上を、時速36kmで走っている自動車の運転者が前方に子供を発見し、急ブレーキをかけたら車輪がスリップしながら止まった。発見してから、急ブレーキがかかるまでに0.50秒かかり、車輪と道路との間の動摩擦係数を0.50とする。
(1)ブレーキがかかっているときの、自動車の加速度は何m/s^2か(進む向きを正)。
答え:-4.9m/s^2
私の途中までの計算はこちでらです↓
36km/時 → 10m/秒
これをV=Vo+at [V=速度、Vo=初速度、a=加速度、t=時間]
に代入すると、
0=10+0.50a
a=-20
となりました。
(2)運転者が子供を発見してから、自転車が止まるまでの時間は何秒か。また、その間に進んだ距離は何mか。
答え:2.5 s 、15m
これは、(1)の答えを使って下の公式に代入してみました。
x=Vot+2/1at^2 [x=変位、その他は上と同じ]
x=10×0.50+2/1×4.9×(0.50)^2
x=5.61
という結果になりました。
また秒数については全く解き方が分かりません。
(3)時速72kmで走っていた場合に、急ブレーキをかけてから車輪がスリップしながら止まるまでに進む距離は、時速36kmのときに比べて何倍になるか。
答え:4倍
72km/時 → 20m/秒
だったので、2倍かと思いました。
どの問題も、一体どこが間違っているのか、どのように解けばいいのか分からず困っています。
示されてる動摩擦係数の使い方も分かりません。
どなたか教えてください。お願い致します。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
(1)
この問題の場合の動摩擦係数は、タイヤがブレーキで止まった時に
「車が止まろうとする力」と「垂直抗力」の比率です。
車の質量をmとすると、垂直抗力はmgとなり、これに0.5を掛けて
0.5mgが「車を止まろうとする力」です。進行方向が正なので-0.5mgですね。
質量mの物体に、-0.5mgの外力を与えたと考えれば、答えは-0.5gと出てきます。
(2)初速36km/h・加速度-0.5gの場合の、速度がゼロになる時間を求める
これこそ質問文中の公式で一発です。有効数字を無視すれば
0=10 + t×(-0.5g)ですので、t=2.0408163(秒)
これに、発見してからブレーキが利き始めるまでの空走時間(0.5秒)を足すのです。
で、その間に進む距離は、2つみ分けて考えます。
空走距離は、単純に0.5秒で5mですね。
制動距離は、公式通り10.204082mです。これらを足したものが答えです。
※この制動距離を(3)でも使います。
(3)これも上と同じです。
72km/hの場合の制動時間は、倍の4.08秒(20÷4.9)です。
この間に進む距離は、40.8mです(計算してみてください。)
問いは空走距離を含んだ距離ではなく、純粋な制動距離ですので
4倍になります。
早速のご回答、とても助かりました。
一問一問丁寧に解説して下さってありがとうございます。
とても分かりやすかったです。
本当にありがとうございました!
No.3
- 回答日時:
1: 0=10+0.50a これはまずいです。
気がついてからブレーキをかける間の0.5秒間は36km/hですすんでいます。 ブレーキをかけてから後の加速度(減速度)を求めないといけません。そのためには摩擦係数を使います。
μ=f/mg f=ma より、
a=f/m=μg=0.5*9.8=4.9(答え 逆向きでマイナス必要)
2: ブレーキをかけてから止まるまでの時間は 10/4.9=2秒。 (v=at から)
ブレーキをかけるまでに0.5秒。 計2.5秒(答え)
進んだ距離は
まずブレーキをかけるまで 10*0.5=5m
ブレーキをかけた後は (1/2)4.9*2^2=9.8m
合計14.9m(15m)
3: 加速度は同じです(摩擦係数同じだから)
>>72km/時 → 20m/秒
だったので、2倍かと思いました。
速さは2倍ですが、止まるまでの時間も2倍です。 ですから距離は4倍。
公式は v^2=2ax
これでvが2倍なのでxは4倍になるということです。
----発見!------------ブレーキ----------止まった
10m/s 加速度-4.9
早速のご回答、とても助かりました…!
式なども含めて、詳しく説明して下さって分かりやすかったです。
図もすごく分かりやすいです!
本当にありがとうございました。
No.1
- 回答日時:
(1)
「止まっているとき」ではなく、「ブレーキのかかっている最中」
なので、基本的に考え方が間違っていますね。
V=0だと止まってしまっています。
まず、摩擦による力というのには公式があり、
垂直抗力×摩擦係数 と決まっています。
垂直抗力はこの場合、車の質量をm、重力加速度を9.8とすると、
N=mg
となります。(これもほぼ公式です)
よって摩擦力は 0.5×N=0.5mg
加速度をaとすると
F=ma なので a=0.5g
より0.5×9.8=4.9 となります。
摩擦力は進む方向と反対に働くので、マイナスがつきます。
このあたりは、考え方というより、公式を知っているかどうかということが重要です。
一度基本的な力学の本などを読んでみることをオススメします。
早速のご回答、とても助かりました。
なるほど…そのように考えるのですね!
公式の知識がかなり浅いことに気づいたので、一度参考書などを見てみたいと思います。
本当にありがとうございました。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 物理(車関係)について教えて下さい。 2 2022/08/12 16:43
- 数学 自動車の平均速度について。 3 2023/05/23 18:18
- 物理学 時速 54 km で一直線上を車で走っていると、25 m 先に障害物を見つけた。このとき、どのくら 1 2022/06/05 20:05
- 物理学 物理の問題です。 高速道路を自動車Aが 時速108kmで走行しています。 Aは身の危険を感じてブレー 3 2022/05/09 23:06
- 物理学 物理学 質問 2 2023/07/06 19:37
- 物理学 時速 54 km で一直線上を車で走っていると、25 m 先に障害物を見つけた。このとき、どのくら 7 2022/05/29 12:09
- 計算機科学 数1 二次関数 (決定?) 2 2022/08/28 22:40
- 物理学 ここで回答している相対論信者って全員、相対性理論を理解できてないですよね? 4 2023/03/08 12:40
- 物理学 物理基礎で、力学的エネルギーと動摩擦力のことを習ったのですが、 あらい斜面の下から物体を滑り上がらせ 2 2022/09/11 10:12
- 運転免許・教習所 対面する車用信号機の両隣の歩行者用信号を車用信号の変化予測に使うことは出来ますか? 1 2023/03/12 11:50
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
加速度と角加速度の関係について
-
10kgのものを30cmの高さから誤...
-
衝撃と「G」
-
振動の単位 dB→m/s2に換算で...
-
運動方程式 F=ma について
-
高校物理Iの加速度aの瞬間の加...
-
m/s、m/s^2の読み方
-
1/3オクターブ分析
-
衝撃力の計算方法 (振り子玉)
-
Excel 速度 加速度計算について
-
加速度について
-
等加速度運動、等速直線運動を...
-
トリパタイト表示について
-
加速度αの単位は(m/s^2)ですが...
-
お皿が落ちた時の衝撃は何G?
-
等加速度運動で速度が∞
-
物理の有効数字について 初速度...
-
伝達関数と周波数伝達関数の違...
-
走行抵抗について
-
遠心力(単位がxg)を圧力(Pa...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
おすすめ情報