運動の表し方の問題
一直線上を一定の加速度で運動する物体が、直線上の点 , , をこの順に通過した。 間の距離は 、 間の距離は で、物体が から まで進むのにかかった時間は 、 から まで進むのにかかった時間も であった。物体は運動の途中で向きを変えなかったものとする。物体が点 を通過するときの速さは何 か。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 区間の条件からの等加速度運動の決定(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(32 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)
- v-t グラフと移動距離
- 分数のかけ算・わり算
- 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)
- 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
- 区間の条件からの等加速度運動の決定
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
「区間の条件からの等加速度運動の決定」を使います。 での速度 と加速度 を未知数とし、2 つの区間の条件から連立方程式を立てましょう。
ヒント 2
を時刻 として、 間( で )と 間( で )それぞれに を当てはめます。
ヒント 3
、 を解くと , です。あとは に を代入します。
答えと解説
答えを見る
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解説を読む
物体の進む向きを正とし、点 を通過するときの速度を 〔m/s〕、加速度を 〔m/s〕とします。加速度が一定なので、 を通過した時刻を として等加速度直線運動の式 が使えます。
手順 1: 区間の条件を式にする
から まで: で変位 なので
から まで: で変位 なので
( 間を使うときは での速度が未知になるので、 からの区間 で式を立てると未知数が , の 2 つだけになります。)
手順 2: 連立して , を決める
を 2 で割ると 、 を 4 で割ると 。
辺々引いて 、よって 。
したがって , です。
手順 3: 求める地点の速さを求める
を通過するのは なので、 より
(確認: で 、 となり一致します。)
よって、点 を通過するときの速さは です。
別解
等加速度直線運動で、進行方向を正とし、加速度を とする。連続する等しい時間間隔 の間に進む距離の差は に等しいので、
より 。
B での速さは AC 間の平均の速さに等しい。
。
C での速さは 。
検算:A での速さは 。AB 間の距離は で一致する。BC 間の距離は で一致する。向きを変えないという条件も、速さが 2.0, 8.0, 14 と常に正なので満たされる。
よって、C を通過するときの速さは (有効数字 2 桁)。