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運動の表し方の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校物理 運動の表し方

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

この問題を解けるようになるまで(50 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 速さと平均の速さ
  2. 記録タイマーの打点と速さ
  3. 斜面の運動と等速直線運動
  4. 分数のたし算・ひき算
  5. 小数の四則計算
  6. 正負の数の加法・減法
  7. 変位・速度・加速度(直線運動)
  8. v-t グラフと移動距離
  9. 分数のかけ算・わり算
  10. 四則の混じった計算の順序
  11. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  12. 分配法則を使った計算のくふう
  13. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  14. 乗法公式による展開
  15. 因数分解
  16. 3 次式までの展開と因数分解
  17. 約数の見つけ方
  18. 素因数分解と約数の個数
  19. 平方根の意味と根号の簡単化
  20. 根号の乗除と加減
  21. 分母の有理化
  22. 乗法公式・分配法則を使う根号の式の展開
  23. 根号を含む式の計算と分母の有理化
  24. 小数と分数のまじった計算
  25. 逆算(□ を求める)
  26. 1 次方程式の解き方
  27. 比例・反比例の式とグラフ
  28. 関数 の式と変域
  29. 平方完成と 2 次関数のグラフ
  30. 2次方程式の解の公式と判別式
  31. 等加速度直線運動の公式
  32. 自由落下と鉛直投げ上げ
  33. 三角形の角の大きさ
  34. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  35. 三角形の外角と角の組み合わせ
  36. 二等辺三角形の角
  37. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  38. 三角形・四角形の面積
  39. 三平方の定理
  40. 折り返した図形の角と長さ
  41. 三平方の定理と平面図形
  42. ベクトルの演算と成分
  43. 特別な直角三角形の辺の比
  44. 最大公約数と最小公倍数
  45. 比の性質と簡単な比
  46. 相似な三角形と長さの比
  47. 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
  48. 三角比の定義と値
  49. 速度の合成と分解
  50. 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。

この問題の確認

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