運動の表し方の問題
地面から小球を鉛直上向きに、速さ で投げ上げた。重力加速度の大きさを とし、空気抵抗は無視する。小球が達する最高点の地面からの高さは何 m か。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 自由落下と鉛直投げ上げ(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
- 自由落下と鉛直投げ上げ
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
「鉛直投げ上げ」の技能を使います。鉛直上向きを正とし、加速度を とした等加速度直線運動として考えましょう。
ヒント 2
最高点では速度が になります。時間がわからないので、 を使いましょう。
ヒント 3
上向きを正とすると となります。これを について解きましょう。
答えと解説
答えを見る
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解説を読む
使うのは「自由落下と鉛直投げ上げ」の技能です。空気抵抗を無視するので、小球には重力だけがはたらきます。そのため小球は加速度が一定の等加速度直線運動をします。
向きと加速度を決める
鉛直上向きを正の向きとし、投げ上げた点(地面)を原点とします。重力は下向きなので、加速度は です。初速度は です。
最高点の条件
最高点では、小球は上昇から下降に切りかわる瞬間なので、速度が になります。
公式を選ぶ
時間が与えられていないので、時間を含まない式 を使います。最高点の高さを とすると
これは公式 に , を代入したものと同じです。
よって、最高点の高さは (有効数字 2 桁で )です。
別解
最高点では速度が 0 になるので、等加速度運動の式 に を代入する。
検算:最高点に達するまでの時間は 。このとき となり一致する。
有効数字 2 桁で 。