摩擦力を受けて運動する物体

$x$ 軸上を1次元運動する質量 $2.0 kg$ の物体に $x$ 軸正方向に大きさ $4.0 N$ の力を加え続けた．運動する物体にはたらく摩擦力（動摩擦力）は $x$ 軸負方向に大きさ $2.0 N$ であった．

$(1)$ 物体にはたらく力の合力を求めよ．

$2.0 N$

$4.0 - 2.0 = 2.0 N$

$(2)$ 物体の加速度を $a [{m/s}^{2}]$ として運動方程式を書け．

$2.0 a = 2.0$

運動方程式 $m a = F$ に質量 $m = 2.0 kg$ ，合力 $F = 2.0 N$ を代入する．

$(3)$ 物体の加速度を求めよ．

(2)

の運動方程式

2.0 a = 2.0

より

$a = 1 {m/s}^{2}$

$(4)$ 運動方程式から求めた加速度を積分して，時刻 $t [s]$ の物体の速度 $v = \int a d t [m/s]$ を計算して求めよ．ただし，初速度は $10 m/s$ とする．

$v = 1.0 t + 10 m/s$

$v = \int a d t = a t + C = 1.0 t + C$
$t = 0$ のとき， $10 = 0 + C$ ,よって， $C = 10$
$v = 1.0 t + 10 m/s$

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学生スタッフ作成

2020年11月2日