重量 20 kg の車輪には、摩擦係数 Ftr = 40 N の水平力 Q = 120 N が作用しています。車輪の半径は R = 0.3 m、慣性モーメント ICz = 0.9 kg · m2 です。車輪の角加速度モジュール e を求める必要があります。
この問題を解決するには、力のモーメントと角加速度を結び付ける公式を使用します。
M = ICz • е、
ここで、M は力のモーメント、ICz は車輪の慣性モーメント、e は角加速度です。
まず、車輪に働く力のモーメントを求めます。これを行うには、次の式を使用します。
Ftr = μ・N、
ここで、μは摩擦係数、Nはホイールに作用する法線力です。車輪は平衡状態にあるため、N = m · g となります。ここで、m は車輪の質量、g は重力加速度です。
このとき、Ftr = μ・m・g = 40 Nとなります。
力 Q は力のモーメント M = Q • R を生成します。その場合、次のようになります。
M = 120 N・0.3 m = 36 N・m。
ここで、最初の方程式を使用して角加速度 e を求めることができます。
f = M / ICz = 36 N・m / 0.9 kg・m2 = 40 rad/s2。
したがって、e ホイールの角加速度係数は 40 rad / s2 となり、これは 13.3 にほぼ等しくなります。
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この問題を解決するには、力のモーメントと角加速度を結び付ける式 M = ICz • e を使用します。ここで、M は力のモーメント、ICz は車輪の慣性モーメント、e は角加速度です。まず、式 Ftr = μ · N を使用して車輪に作用する力のモーメントを求めます。ここで、μ は摩擦係数、N は車輪に作用する垂直抗力です。車輪は平衡状態にあるため、N = m · g となります。ここで、m は車輪の質量、g は重力加速度です。このとき、Ftr = μ・m・g = 40 Nとなります。
力 Q は力のモーメント M = Q • R を生成し、M = 120 N • 0.3 m = 36 N • m これで、最初の方程式を使用して角加速度 e を求めることができます: e = M / ICz = 36 N • m / 0.9 kg • m2 = 40 rad / s2。したがって、e ホイールの角加速度係数は 40 rad / s2 となり、これは 13.3 にほぼ等しくなります。
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まず、式 Ftr = μ · N を使用して車輪に作用する力のモーメントを求めます。ここで、μ は摩擦係数、N は車輪に作用する垂直抗力です。車輪は平衡状態にあるため、N = m · g となります。ここで、m は車輪の質量、g は重力加速度です。次に、力のモーメントと角加速度の関係式 M = ICz • e を使用して角加速度 e を求めます。ここで、M は力のモーメント、ICz は車輪の慣性モーメントです。
合計すると、e ホイールの角加速度モジュールは 40 rad/s2 となり、これは 13.3 にほぼ等しくなります。当社のデジタル製品は、この問題を迅速かつ簡単に解決し、物理試験の準備に役立ちます。
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Kepe O.? のコレクションからの問題 16.2.15 の解決策。水平方向の力が加えられたときの車輪の角加速度係数を決定し、摩擦力を考慮することから成ります。これを行うには、回転運動に関するニュートンの第 2 法則の公式を使用する必要があります。
Q - Ftr = ICz * は、
ここで、Q は加えられる水平力、Ftr は摩擦力、ICz は回転軸に対する車輪の慣性モーメント、R は車輪の半径、e は角加速度です。
この式から e を表すと、次のようになります。
は = (Q - Ftr) / ICz、
Q、Ftr、ICz、R の値を代入すると、次のようになります。
e = (120 N - 40 N) / 0.9 kg m² = 80 N m / 0.9 kg m² = 88.89 rad/s²。
ホイールの角加速度の係数は e の絶対値、つまり e = |88.89 rad/s²| に等しくなります。 = 88.89 rad/s²。
答え: ホイールの角加速度の係数は 88.89 rad/s² で、これは 13.3 (小数点第 1 位) に四捨五入されます。
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