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ドローン知恵袋(Q&Aコミュニティ)

質問者:らぐまさ(評価:980)

上級テキスト(2級対応) 問22について

2021-10-02 16:52:36

問22)速度10m/sで進む質量2kgの物体を5秒で静止させるためには、進行方向と逆方向にどの程度の大きさの力を加え続ける必要があるか?ただし加える力は一定とし、空気抵抗や摩擦等といった外乱は一切ない環境である。

F=ma
F=2×10
F=20N

20Nを5秒で静止させる。とは20÷5、すなわち4Nの力があれば良い。という回答でよろしいでしょうか?

正解(回答)から逆算して、導きだした仮定で記載した計算方法なので、正解を教えてください。よろしくお願い致します。

回答者:りゅうたろ(評価:16285)

2021-10-11 07:58:57

らぐまささん、どういたしまして!

頭の訓練になって、当方も、楽しかったです!

あまり、お役に立てずに、すみませんでした。

受験、頑張ってください! かげながら応援いたしております!

回答者:らぐまさ(評価:980)

2021-10-10 21:12:30

YankeeRomeoさん
りゅうたろさん

なかなか奥が深い問題なんですねぇ
いろいろお調べいただき、また丁寧なご説明をいただき、ありがとうございます!

回答者:りゅうたろ(評価:16285)

2021-10-07 10:16:09

この設問、気になるので、暇な時間に、考えております。
どうも、F=maの式は妥当しないような気がしましてね・・・。

そこで、高校物理の教科書を紐解いてみますと、「力積」という概念がありまして、運動量(質量×速度)の変化と力F[N]と経過時間t[s]の関係式は、

最初の速度:v[m/s]、運動後の速度:v´[m/s]、運動する物体の質量:m[kg]、経過時間:Δt[s]、力F[N・s] の間には

FΔt=mv´-mv  の関係式が成り立つそうです。この式を変形すると
F=(mv´-mv)/Δtとなります。

これに設問に即して、最初の速度v=10[m/s]、運動後の速度v´は静止するわけですからv´=0[m/s]、質量m=2[kg]、Δtは経過時間のことですからΔt=5[s]を代入すると、
F=(2kg×0m/s-2×10m/s)÷5s=-20÷5=-4[N・s]
となります。 -は負のベクトル(反対方向)の意味ですから、意味としては、物体の進行方向と逆方向に毎秒4[N]の力をかけるということになります。

テキストでは、「力積」のことには触れられていませんから、もしかしたら「加速度10m/s2」とするべきところを「速度10m/s」と書き間違えた出題ミスかもしれませんですね・・・。

回答者:YankeeRomeo(評価:292)

2021-10-06 18:35:45

10[m/s]で進む物体を、5sで静止させるということは、10÷5=2で、毎秒[2m/s]ずつ減速させる必要があるということですね。つまり加速度2[m/s^2]ということ。
F=maで、m=2[kg]、a=2[m/s^2]だから、
F=2×2=4[N]という考え方でよいのではないでしょうか。

回答者:りゅうたろ(評価:16285)

2021-10-02 22:32:56

う~ん? 考えてみると難しい設問ですね・・・。

設問では、物体の速度は加速度ではなく、等速の速度となっていますから、加速度運動の方程式である F-ma が使えるのでしょうか?

小生も、物理は、はるか昔の高校制時代に赤点(100点満点中30点以下)を取るような手合いなので、まったく、自信はないのですが・・・、もしかしたら運動量(動いている物体がもっている力)の分野のお話かも知れませんですね・・・。

運動量とは、物体が、ある速度(等速又は加速度)で動いているときの「いきおい」を表す量なんだそうで、 N・s=kg×m/s (毎秒当たりの力=質量×速度) で表されるということらしいです。

設問の場合、質量は2kg,、速度が10m/sですから、
前の公式に当てはめると N・s=2×10[N]=20[N] となります。
この20ニュートンの力を5秒で止めるには、毎秒当たり均等の力ならば 20N÷5s=4[Ns] という計算式になるのでしょうか・・・。

自信はございませんので、まったくのご参考まで・・・。



回答者:らぐまさ(評価:980)

2021-10-02 22:16:11

FUMI様
ご親切にURLの情報をいただき、ありがとうございました。
さっそく確認させていただきました!
しっかり公式に当てはめ、理解していきたいと思います。
お手数をお掛けしましたm(__)m

回答者:FUMI(評価:882)

2021-10-02 21:46:58

他の方も同じ質問をしていた為、URLを貼ります。↓
https://drone-kentei.com/member/?app=qa&req=view_public&qatid=291

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