運動の表し方の問題
まっすぐで平行な両岸をもつ川があり、川の水は岸に平行な向きに、岸に対して一定の速さ で流れている。この川で、船が水に対して岸に垂直な向きに一定の速さ で進んでいる。岸に対する船の速さは何 か。
この問題で使うもの
- 速度の合成と分解(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(36 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 速さと平均の速さ
- 記録タイマーの打点と速さ
- 斜面の運動と等速直線運動
- 分数のたし算・ひき算
- 小数の四則計算
- 正負の数の加法・減法
- 変位・速度・加速度(直線運動)
- 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
- 分数のかけ算・わり算
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 四則の混じった計算の順序
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 1 次方程式の解き方
- 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
- 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
- 三平方の定理
- 乗法公式による展開
- 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
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
岸に対する船の速度は、「水に対する船の速度」と「岸に対する水の流れの速度」をベクトルとして足し合わせた(合成した)ものです。
ヒント 2
流れの向きを 軸、岸に垂直な向きを 軸にとると、2 つの速度は と と表せます。2 つは直交しています。
ヒント 3
合成した速度は です。この大きさを三平方の定理 で計算しましょう。
答えと解説
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解説を読む
岸に対する船の速度 は、水に対する船の速度 と、岸に対する水の流れの速度 のベクトルの和になる(速度の合成)。
岸に平行で流れの向きを 軸の正の向き、岸に垂直で船が進む向きを 軸の正の向きとして、それぞれを成分で表す。
水に対する船の速度は岸に垂直なので 、流れの速度は岸に平行なので である(単位は )。
よって
2 つの速度は直交しているので、合成した速度の大きさは三平方の定理より
したがって、岸に対する船の速さは である。
別解
岸に平行な方向の速度成分は川の流れの速さ 、岸に垂直な方向の速度成分は船の水に対する速さ である。この2つは互いに垂直なので、岸に対する船の速度の大きさは となる。検算: は直角三角形の辺の比であり、 が成り立つ。