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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

空港に、長さ のまっすぐで水平な動く歩道がある。動く歩道は一定の速さで動いている。ある人が動く歩道の上に立ったまま乗っていると、端から端まで運ばれるのに かかった。次に、同じ人が動く歩道の上を、進む向きに(動く歩道に対して)一定の速さで歩いたところ、端から端まで かかった。

この人が、動く歩道に対して歩いたときと同じ速さで、動かない床の上を 歩くと、何 s かかるか。有効数字 2 桁で答えよ。

動く向き動く歩道

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(36 技能)

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

地面に対する人の速度は、動く歩道の速度と、動く歩道に対する人の速度の和になる。

ヒント 2

立ったまま乗ったときの結果から動く歩道の速さが、歩いたときの結果から合成した速さがわかる。

ヒント 3

動く歩道の速さは 、歩いたときの地面に対する速さは である。

答えと解説

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解説を読む

動く歩道の進む向きを正とする。動く歩道の床に対する速さを 、人が動く歩道に対して歩く速さを とする。

動く歩道の速さ

立ったまま乗っているときの人の速さ(地面に対する速さ)は なので

歩いたときの速さ

動く歩道の上を進む向きに歩くと、地面に対する人の速度は、動く歩道の速度と、動く歩道に対する人の速度の和(速度の合成)になる:

よって

動かない床の上を歩く時間

動かない床の上では、地面に対する速さが なので

別解

動く歩道の速さを 、人が歩道に対して歩く速さを とする。\n\n立ったままのとき: 。\n歩いたとき(地面に対する速さは ): より 。\n\n動かない床の上を速さ で 歩く時間は 。\n\n検算: 歩道の上を歩く時間は で、問題の条件に一致する。

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