ものを飛ばすエネルギー

質問

工学部の学生です。
不安な力学の計算があるのでみて貰えないでしょうか。

15kgの物体を0.8秒間宙に浮かせたい。
0.5mの台の上から跳ぶとすると、発射角60°で初速は3.6m/sとなる。

この初速を得るために、高さ0.5mの台の中にに0.6mのカタパルト式発射装置（この台の質量は5kg）を備える。
このとき必要な力は以下のサイト（このサイトで書かれている「相対速度」が分かりません）、
http://home.catv.ne.jp/dd/pub/cat/sf.html#11
の「鉄砲の力学」を参考に
648[N]＝66.12[kg]

また、ニュートン・キログラムフォース・ジュールなどの関係と
それらを実生活で分かりやすく表現するとどうなるのか、教えてください。

急ぎではないですが、早めに回答が頂けると嬉しいです

よろしくお願いします

回答No.2

debukuro

台を固定すればどちらも同じになります

速度と速さは分けて考えなければいけません
台が後退するときは台に対する早さと地面に対する早さが同じではないのは明らかでしょう
ガリレオがこういうことを言っています
観測するものと観測されるものの相対的な運動が重要なのです

キログラムフォースですが
質量に重力加速度を乗じたニュートンで考えた方がいろいろな面で楽です
１キログラムフォースは９．８ニュートンです

お礼

早速のお返事本当にありがとうございます。

「地面に対する速さと、台に対する速さ」
ですね。分かりそうです。また自分でも考えてみます。

助かりました。ありがとうございました。

回答No.1

debukuro

ここで言う相対速度とは飛ばされる物体と発射台の相対速度のことです
発射台の質量が５ｋｇとなっているのでこの台は地上に固定されているのではなく発射の反動で後退するはずです
摩擦について何も指定されていないようなので台は摩擦無しで自由に後退できる構造だと思います
つまりこの物体の運動は地面に対する運動と台に対する運動の二つがあるのです

＞また、ニュートン・キログラムフォース・ジュールなどの関係と
それらを実生活で分かりやすく表現するとどうなるのか、教えてください

１０２グラムの物体を手に載せます
その物体には９．８メートル毎秒毎秒の重力加速度が働いています
このとき物体は手に約１ニュートンの力を及ぼしているのです
計算は
０．１０２ｋｇ×９．８ｍ/ｓ＾２
です
この力で物体を１メートル持ち上げたとの仕事量は１ジュールです
１秒間でこの仕事を行ったときの仕事率が１ワットです
ＳＩ単位にはキログラムフォースという単位はありません
学術計算はＳＩ単位に統一されており日本の度量衡単位もＳＩに準拠しています
家電品などが重量ではなく質量で表されていることにお気づきですか

お礼

debukuroさんありがとうございます。
お早いお返事で助かりました。

単位のこと、よくわかりました。
キログラムフォースはＳＩではないと知っていますが、よく「このバネを縮めるのには～kg必要」みたいな言い方をするので、そういった表現にしたいのです。まぎらわしい書き方をしてすみません。

申し訳ないんですが、もう少しいいでしょうか。
「相対速度」について、台と物体の、ということは考えたのですが
例のサイトで「発射後同じ速度になる」と書いてあったので混乱しています。無重力状態でも力Ｆが一定なだけでｍが違うからaが違って、tが同じならつまりvは違うのでは・・・という以外に考えることができません。
ご教授お願いします。

また、台を固定するとしたら計算結果は合っているのでしょうか。

質問を繰り返してすみません。
よろしくお願いします。