公務員試験 2023年国家一般職(土木) No.12 解説

　問題　　　　　

東向きに速さ 10 m/s で飛んでいる質量 0.20 kg の小球をバットで打ち返したところ、小球は北向きに速さ 10 m/s で飛んでいった。このとき、小球がバットから受けた力積の大きさとして最も妥当なのはどれか。ただし、小球の運動は水平面内で起こるものとし、重力の影響は無視するものとする。

1． 0.70 N・s
2． 1.0 N・s
3． 1.4 N・s
4． 2.0 N・s
5． 2.8 N・s

正解 (5)

　解説　　　　　

【運動量と力積の基礎知識】
運動量は、力 × 速さです。力積が「力 × 力加わる時間」です。力積 = 運動量の変化　となります。運動量 (変化後) ー運動量 (変化前) が力積という表現もできます。これらが基礎知識です。

変化前後の運動量、及び「運動量 (変化後) ー運動量 (変化前)」をベクトルで表すと以下の通りです。力積は赤色のベクトルで表されます。大きさは 2√2 ≒ 2.8 です。

以上より、正解は 5 です。

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