運動の表し方の問題
水平な床の上に、上面が水平で高さ の机が置かれている。机の上面を転がってきた小球が、机の端の点 A から水平に飛び出し、床の上の点 B に落ちた。A の真下の床の点を O とすると、OB 間の距離は であった。
小球が A を飛び出したときの速さは何 か。重力加速度の大きさを とし、有効数字 2 桁で答えよ。ただし、小球の大きさと空気抵抗は無視し、小球は A を飛び出したあと机にふれないものとする。
この問題で使うもの
- 水平投射(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(50 技能)
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- 記録タイマーの打点と速さ
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- v-t グラフと移動距離
- 分数のかけ算・わり算
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- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 乗法公式による展開
- 因数分解
- 3 次式までの展開と因数分解
- 約数の見つけ方
- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
- 根号の乗除と加減
- 分母の有理化
- 乗法公式・分配法則を使う根号の式の展開
- 根号を含む式の計算と分母の有理化
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 1 次方程式の解き方
- 比例・反比例の式とグラフ
- 関数 の式と変域
- 平方完成と 2 次関数のグラフ
- 2次方程式の解の公式と判別式
- 等加速度直線運動の公式
- 自由落下と鉛直投げ上げ
- 三角形の角の大きさ
- 対頂角と平行線の同位角・錯角
- 三角形の外角と角の組み合わせ
- 二等辺三角形の角
- 平行四辺形と特別な四角形の性質
- 三角形・四角形の面積
- 三平方の定理
- 折り返した図形の角と長さ
- 三平方の定理と平面図形
- ベクトルの演算と成分
- 特別な直角三角形の辺の比
- 最大公約数と最小公倍数
- 比の性質と簡単な比
- 相似な三角形と長さの比
- 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
- 三角比の定義と値
- 速度の合成と分解
- 水平投射
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
水平投射の運動は、水平方向の等速直線運動と、鉛直方向の自由落下に分けて考えられる。
ヒント 2
鉛直方向の運動から、床に落ちるまでの時間が で決まる。
ヒント 3
落下時間は 。この間に水平方向に 進む。
答えと解説
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解説を読む
小球は A から水平に飛び出したので、飛び出したあとは水平投射の運動をする。空気抵抗を無視するので、小球にはたらく力は重力だけである。したがって
- 水平方向: 力がはたらかないので、速さ の等速直線運動
- 鉛直方向: 初速度 、加速度の大きさ の自由落下
落下にかかる時間
床に落ちるまでの時間を とすると、鉛直方向に 落下するので
飛び出したときの速さ
この間に水平方向に 進むので
別解
A を飛び出した後は水平投射。鉛直方向は自由落下で、高さ を落ちる時間 は より 。\n\n水平方向は等速度運動で、OB 間の距離が なので 。\n\n検算: 、 のとき水平距離は 、落下距離は で条件に一致する。