• 締切済み

物理的な質問です。

科学・数学について質問です。 独楽を回転させた後に、鞭を打つと回転が続きます。 この時の鞭の力と回転数の関係値をまとめている数式がありますか? 又 独楽の重さと鞭の力と回転数の関係値をまとめている数式がありますか? 独楽の摩擦係数は、無視して結構です。 宜しくお願いいたします

みんなの回答

  • ohkawa3
  • ベストアンサー率59% (1340/2256)
回答No.2

数式は、前の回答者さんがお示しの通り、ニュートン力学の運動方程式に基づくことが間違いないと思いますので、特別な形ではないと思います。 とはいっても、鞭の力を独楽に伝えることを表す物理モデルをどのように表すかは、高度な応用問題のように思います。 Q&Aサイトへの質問で終わらせずに、鞭先のもつ運動エネルギーが独楽の外周にどのように伝わるかを、ご自身でモデル化して、実験を行い、モデルが適切であるかを検証をおこなうようなプロセスを行うようなことを考えてみたら如何でしょうか。

回答No.1

フツーに、回転体の運動方程式で良いのでは。 慣性モーメント×(d2θ/dt2) = トルク 独楽の重さは慣性モーメントに比例、鞭の力はトルクに比例。 > 独楽の摩擦係数は、無視して結構です。 だと、鞭打たなくても回り続けるし、鞭打っても早くも遅くもならないけど。 むしろどうやって回したのか、謎。

関連するQ&A

  • ビリヤードと物理

    ビリヤードのシミュレーションを作っています 教えてほしい箇所はバックスピンについてです。 ・ボールのどの位置をキューでつけば、どの程度の回転がかかるのか ・ボールの速度とその回転によって、どの程度の力を受けているのか  ・速度と回転は、どのように減っていくのか です。 摩擦係数などは適当において頂いて結構なので、どうか教えてください。

  • 物理の質問です!2 2

    (2)床の上で、物体に加える力をいろいろと変えながら変えながら加速度を測定したところ、力と加速度の関係は次のグラフのようになった。物体と床との間のの動摩擦係数はいくらか。 ほんと物理初心者です。 橋本のはじめからていねいにをやったあとこういう問題が全然とけないです・・・ 橋本に乗ってる問題はとけるのに>< 詳しい回答お願いします!!

  • 物理の質問(難)

    水平面で回転できる回転台があって、回転台水平面上の回転中心を点Oからl0[m]の点Pに置く。物体と回転台の間の静止摩擦係数をμ、重力加速度の大きさをg[m/s^2]として、次の設問に答えよ。 長さl0[m]のつる巻き状ばねがあって、これにAをつるすと長さがl[m]に伸びる。ばねの一端を点Oにつけ、他端にAつけて回転台に置いた。ばねの長さがl[m]に伸びているとき、Aが回転台をすべらないで回転できるωの大きさの範囲を答えよ。μは1より小さく、ばねと回転台の摩擦はないものとし、また、ばねの質量は無視できるものとする。 教えてほしいところ つるすとlmに伸びるという部分がいまいちよく理解できません。 回転台の上においただけならばね伸びないんじゃないですか?? いまいちどういう状況で実験をやっているのか理解できません。 解説お願いします。

  • 物理で、こういうことってありうるでしょうか?

    まず、直方体を五等分します。五等分した直方体を積み上げてゆき、上からA,B,C,D,Eと名づけます。それぞれの分割された直方体同士の静止摩擦係数、動摩擦係数ともに等しく、また、Eと床との摩擦は無視します。そして、A,B,C,D,Eそれぞれに糸をつけて、引っ張ったとき、どのA~Eの直方体をどのように引っ張っても、A~Eが同時に滑らず動くことはない。なぜなら、たとえば、Cに糸をつけたとします。そうすると、CとDの間に働く摩擦力(Dにとって、前進に作用する力)と、DとEの間に働く摩擦力(Dにとって、後退に作用する力)は等しく、Dに働く加速度は0であり、CとDが同時に動くことはない。Bについても同じようにそれがいえる。また、A~Eどの糸を引っ張っても、同じように、同時に動くことはない。という風な疑問が出たのですが、どうでしょうか?

  • 高校物理、2つ質問

    新体系物理のいう問題集をといてます高2です。2つ質問があります。 1つ目 『なめらかな水平面上に質量それぞれm1,m2の2物体A,Bが相接して置いてある。いま、Aの端にFの力を水平方向でAからBの向きに加えるとき、物体の加速度の大きさa、および物体AがBを押す力の大きさRを求めよ』 という問題があります。 質問です。 なめらかな面上だから物体Aに力Fが加えられたならAからBに対する力もFになると思うんですがなぜ違うんでしょうか。 摩擦力のある面上にあるなら力Fを物体Aに加えても力Fと逆向きの摩擦力が働いて摩擦力分引かれた大きさだけBに力がはたらくとは思えますが。 ちなみにR=m2・F/m1+m2 という解答になってます 2つ目 『傾角θのあらい斜面の最下点から、質量mの小物体を斜面の上方に初速度v0で打ち出したところ、ある距離Lだけ上昇して折り返した。斜面と物体の間の動摩擦係数をμ、重力加速度の大きさをgとして答えよ。』 と前置き文があり、 問1『最高点まで上がる時間はいくらか。』 とあります。 僕は求める時間をTとして T=L/v0 と答えました。 でも解答冊子は、加速度をa1、時間をTとして運動方程式を立ててa1を求めたあと、 T=v0/a1 にa1の式を代入して答えを求めて T=v0/(sinθ+μcosθ)g としてました。 疑問点は・・ 距離Lや初速度v0は未知数なんでしょうか?確かに未知数ならば答えに使ってはいけません。でもそれなら解答冊子の答えにある動摩擦係数μや傾角θだって未知数の可能性があると思うんです。 この問題に限らず物理は記号だけで与えられてる問題にはよくこれで悩まされます。答えに使ってよい記号、だめな(未知数な)記号はどうやって判別するんでしょうか。 「時間をθ、μ、gを使って表せ」。などと指定があれば判断できますが例えばこの問題には指定がありません。。

  • 物理学

    以下の問題の解き方、できれば過程も教えて下さい。 質量m = 120kgのはずみ車がN=250rpmで回転している。 はずみ車の回転半径k=100mm、回転軸の直径D=100mm、軸と 軸受間の摩擦係数をμ= 0.05とするとき、はずみ車が停止するまでの 回転数を求めよ。 答え・・・22.3回転 <自分の解いたやりかた> 慣性モーメントI = mk^2 = 120*(0.1)^2 = 1.2kgm^2 ω=2πN / 60 = 26.18rad/s ここから先、どのように解くのかが分かりません。

  • 物理学の問題がわからないので教えてください

    半径0.5mで質量100kgの厚い石製のろくろ円盤が50回転/分で回転している。陶工が円盤の縁に濡れた布を押し付けて半径方向に70Nの力を加えることにより、6秒でこの円盤を停止させることができる。 円盤と濡れた布の間の動摩擦係数らいくらか。 この問題がわからないので教えてください。

  • 摩擦力 物理I

    度々苦労おかけします。物理Iからの質問です。 教科書の例題に 「床との静止摩擦係数が0.50、質量が1.00kgの物体が静止していて、(A)この物体に右向き水平方向に0.25kgwの力を加えた場合。(B)水平方向に対して30゜の方向斜め下向きに0.50kgwの力を加えた場合。それぞれについて床からの垂直抗力、静止摩擦力の大きさを求めよ。」 というのがあって、 (A) 垂直抗力=1.00kgw 摩擦力=0.25kgw (B) 垂直抗力=1.25kgw 摩擦力=0.43kgw になるのですが、この場合問題文の静止摩擦係数は考慮せずに解いたのですが、この静止摩擦係数は「ひっかけ」とうか、きちんと理解してれば惑わされないよ という例題になりましょうか? 御指摘お待ちしております。

  • 物理の問題

    動摩擦係数がμ′の水平面上に質量mの物体を置き、水平に初速を与え、その後、 力を初速度と同じ向きに加えたところ、物体は等速度で運動した。加えた力Fの大きさはいくらか。 この問題の解き方がわかりません。 よろしくお願いします。

  • 物理の問題です。考え方を教えてください

    物理は全くの初心者で、恥ずかしながら 授業を聞いていても全く理解できていません・・。 「回転半径20mの道を自動車で走行する時、いくら以上の速度で走行するとスリップするか。ただし静止摩擦係数を0,4とする」 とあるのですが、この問題の考え方がさっぱりわかりません。 どうか、あつかましいですが 考え方をわかりやすく教えてください。 お礼は明日になってしまいますが、どうぞよろしくお願いいたします。