* **問1**: 小球が1秒間に10回転する等速円運動の周期(秒)と角速度(rad/s)を求めます。円周率は $\pi$ のまま使います。 * **問2**: 半径0.20mの円周上を周期0.50秒で等速円運動する物体の、(1)角速度、(2)速さ、(3)回転数を求めます。円周率は $\pi$ のまま使います。 * **問3**: 角速度4.0rad/sで、半径0.30mの円周上を等速円運動する物体の、(1)周期、(2)速さ、(3)加速度の大きさを求めます。円周率は $\pi$ のまま使います。

応用数学円運動物理角速度周期速さ加速度
2025/6/18
はい、承知いたしました。問題を解いて回答します。

1. 問題の内容

* **問1**: 小球が1秒間に10回転する等速円運動の周期(秒)と角速度(rad/s)を求めます。円周率は π\pi のまま使います。
* **問2**: 半径0.20mの円周上を周期0.50秒で等速円運動する物体の、(1)角速度、(2)速さ、(3)回転数を求めます。円周率は π\pi のまま使います。
* **問3**: 角速度4.0rad/sで、半径0.30mの円周上を等速円運動する物体の、(1)周期、(2)速さ、(3)加速度の大きさを求めます。円周率は π\pi のまま使います。

2. 解き方の手順

* **問1**
* 周期 TT は1回転にかかる時間なので、1秒間に10回転するなら T=110=0.1T = \frac{1}{10} = 0.1 s
* 角速度 ω\omegaω=2πf\omega = 2\pi f で計算できます。ここで、ff は回転数(1秒あたりの回転数)なので、f=10f=10 Hz。したがって、ω=2π×10=20π\omega = 2\pi \times 10 = 20\pi rad/s
* **問2**
* (1) 角速度 ω\omegaω=2πT\omega = \frac{2\pi}{T} で計算できます。ここで、T=0.50T = 0.50 s。したがって、ω=2π0.50=4π\omega = \frac{2\pi}{0.50} = 4\pi rad/s
* (2) 速さ vvv=rωv = r\omega で計算できます。ここで、r=0.20r = 0.20 m、ω=4π\omega = 4\pi rad/s。したがって、v=0.20×4π=0.8πv = 0.20 \times 4\pi = 0.8\pi m/s
* (3) 回転数 fff=1Tf = \frac{1}{T} で計算できます。ここで、T=0.50T = 0.50 s。したがって、f=10.50=2f = \frac{1}{0.50} = 2 Hz
* **問3**
* (1) 周期 TTT=2πωT = \frac{2\pi}{\omega} で計算できます。ここで、ω=4.0\omega = 4.0 rad/s。したがって、T=2π4.0=π2T = \frac{2\pi}{4.0} = \frac{\pi}{2} s
* (2) 速さ vvv=rωv = r\omega で計算できます。ここで、r=0.30r = 0.30 m、ω=4.0\omega = 4.0 rad/s。したがって、v=0.30×4.0=1.2v = 0.30 \times 4.0 = 1.2 m/s
* (3) 加速度の大きさ aaa=rω2a = r\omega^2 で計算できます。ここで、r=0.30r = 0.30 m、ω=4.0\omega = 4.0 rad/s。したがって、a=0.30×4.02=0.30×16=4.8a = 0.30 \times 4.0^2 = 0.30 \times 16 = 4.8 m/s2^2

3. 最終的な答え

* **問1**: 周期: 0.1 s, 角速度: 20π20\pi rad/s
* **問2**: (1) 角速度: 4π4\pi rad/s, (2) 速さ: 0.8π0.8\pi m/s, (3) 回転数: 2 Hz
* **問3**: (1) 周期: π2\frac{\pi}{2} s, (2) 速さ: 1.2 m/s, (3) 加速度の大きさ: 4.8 m/s2^2

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