高校物理「力学」「力積」「運動量」バットでボールを打ち返すときの平均の力

高校物理「力学」「力積」「運動量」バットでボールを打ち返すときの平均の力

◆問題

ピッチャーの投げたボールをバッターがセンター方向に打ち返した。ピッチャー、バッター、センターは一直線上に位置し、ボールの質量は０．１５ｋｇ，ピッチャーの投げたボールの速さは３０ｍ／ｓ，バッターの打ち返したボールの速さは３０ｍ／ｓ，仰角６０°だったとき、次の問いに答えよ。

(1) ボールがバットから受けた力積の大きさはいくらか。

(2) バットとボールの接触時間が１．０×１０^(-2)秒のとき、ボールがバットから受けた平均の力はいくらか。


この記事では(2)を解説します。


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◆解説

(1) ボールがバットから受けた力積の大きさはいくらか。で、力積は４．５√３≒７．８Ｎ・ｓであることを求めました。

(2)では、「力積Ｉ＝力Ｆ×時間ｔ」であることを用いて、バットがボールに加えた力を求めます。

「バットとボールの接触時間が１．０×１０^(-2)秒」とわかっているので、これらの値を代入して計算！ですね！

７．８＝Ｆ×１．０×１０^(-2)

両辺を入れ替えて、Ｆについて解くと、

Ｆ＝７．８／{１．０×１０^(-2)}
　＝７．８×１０^2[Ｎ]


◆関連問題
静止している質量１．２ｋｇの物体に、一定の大きさ１．８Ｎの力を２．０秒間加えた。この物体の速さは何ｍ／ｓになるか求めよ。
質量４．０ｋｇの小球Ａと質量２．０ｋｇの小球Ｂの衝突


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