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水平に速さ v で飛んできた質量 m のボールをバットで打ったところ、ボールは反対向きに速さ V で飛んで行った。ボールがバットから力を受けていた時間を ⊿t とするとき、ボールが受けた平均の力の大きさを式で表わせ。

#センター16追試物理

始めにボールが飛んできた方向を正とします。

そうしますと、飛んできた速度( v )と飛んで行った速度( - V )の差は

    - V - v

であり、力を受けていた間の平均の加速度の大きさを a としますと、

    a = \(\large{\frac{-V-v}{⊿t}}\)

です。

よって、ボールが受けた平均の力の大きさを F として、この運動 ボールとバットが接触している短い間の運動です。 における運動方程式を立てますと、

    ma = - F

 ⇔  m\(\large{\frac{-V-v}{⊿t}}\) = - F  ……※

 ∴  F = \(\large{\frac{m(V+v)}{⊿t}}\)

となります。

 

 

(運動量の変化と力積の関係)
上の※式の両辺に ⊿t を掛けて

    m(- V) - mv = - F⊿t

とすると、運動量の変化と力積の関係を表す式になります。