運動の表し方の問題
まっすぐな川が、両岸に平行な向きに一様に流れている。岸に対する水の流れの速さは である。この川で、船が水に対して岸に垂直な向きに、速さ で進んでいる。岸に立って静止している人から見た船の速さは何 か。有効数字 2 桁で求めよ。
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
技能「速度の合成」を使う。岸から見た船の速度は、水に対する船の速度と水の流れの速度のベクトルの和になる。
ヒント 2
2 つの速度は直交している(岸に垂直と岸に平行)。直交する 2 つのベクトルの和の大きさは で求められる。
ヒント 3
岸に平行な向きを 、垂直な向きを とすると、岸から見た船の速度の成分は になる。あとは大きさを計算する。
答えと解説
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解説を読む
考え方(速度の合成)
岸から見た船の速度 は、水に対する船の速度 と、岸に対する水の流れの速度 の和(ベクトルの和)になる。
向きの関係を確認する
は岸に垂直な向き(大きさ )、 は岸に平行な向き(大きさ )なので、2 つの速度は直交している。
大きさを求める
岸に平行な向きを 軸、岸に垂直な向きを 軸とすると、成分は
よって
その大きさは三平方の定理より
したがって、岸から見た船の速さは である。
別解
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速度のベクトル和である。水に対する船の速度は岸に垂直で大きさ 、水の速度は岸に平行で大きさ なので、この2つは直交する。よって三平方の定理より、
。
検算: であり、 と一致する。有効数字2桁で 。