2023年度 下期 機械 問11

電動機ではずみ車を加速して、運動エネルギーを蓄えることを考える。
まず、加速するための電動機のトルクを考える。加速途中の電動機の回転速度を $N \, [\text{min}^{-1}]$ とすると、そのときの毎秒の回転速度 $n \, [\text{s}^{-1}]$ は①式で表される。
(ア)
この回転速度 $n \, [\text{s}^{-1}]$ から②式で角速度 $\omega \, [\text{rad/s}]$ を求めることができる。
(イ)
このときの電動機が1秒間にする仕事、すなわち出力を $P \, [\text{W}]$ とすると、トルク $T \, [\text{N}\cdot\text{m}]$ は③式となる。
(ウ)
③式のトルクによってはずみ車を加速する。電動機が出力し続けて加速している間、この分のエネルギーがはずみ車に注入される。電動機に直結するはずみ車の慣性モーメントを $I \, [\text{kg}\cdot\text{m}^2]$ として、加速が完了したときの電動機の角速度を $\omega_0 \, [\text{rad/s}]$ とすると、このはずみ車に蓄えられている運動エネルギー $E \, [\text{J}]$ は④式となる。
(エ)

上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。