運動の表し方の問題
一直線上を一定の加速度で右向きに進む物体が、この直線上の点 A, B, C をこの順に通過した。AB 間の距離は 、BC 間の距離は であり、A から B まで 、B から C まで かかった。物体が C を通過するときの速さは何 m/s か。
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
技能「区間の条件からの等加速度運動の決定」を使う。A 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つくる。
ヒント 2
A を時刻 として、A→B( で )と A→C( で )のそれぞれに を当てはめる。
ヒント 3
、 を解くと 、。あとは に を代入する。
答えと解説
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解説を読む
右向きを正とし、物体が A を通過する時刻を 、そのときの速度を 、加速度を とする。加速度が一定なので、等加速度直線運動の式 と が使える。
A から B まで(、変位 ):
より
A から C まで(、変位 ):
より
より 、 に代入して 。
(確認: B での速度は 。BC 間の変位は で条件と合う。)
C を通過するのは なので、 より
速度は正なので、速さは である。
別解
右向きを正とし、加速度を 、点 B での速度を とする。等加速度直線運動では、ある時間内の平均速度はその中間時刻の瞬間速度に等しい。
AB 間の平均速度は で、これは A を通過して 1 s 後の速度に等しい。
BC 間の平均速度は で、これは B を通過して 1 s 後の速度に等しい。
この 2 つの時刻の間隔は 2 s なので、 となる。
B の速度は、AB 間の中間時刻(B の 1 s 前)の速度 に 1 s 分の加速を加えて、 となる。
C での速さは である。
検算として、 を使う。 より で、上の値と一致する。
A の速度は 。AB 間の距離は で、条件に合う。
BC 間の距離は で、これも条件に合う。
よって C を通過するときの速さは である。