運動の表し方の問題
ドローンが、水平面から 上向きの向きに、まっすぐ一定の速さ で飛んでいる。速さと向きはいずれも地面に対するものである。このドローンの速度を水平方向と鉛直方向の 2 つの成分に分解するとき、水平成分の大きさは何 か。根号を用いたままの形で答えよ。
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「速度の合成と分解」のうち、速度を直交する 2 成分に分解する方法を使います。
ヒント 2
速さ で水平から角 の向きに進むとき、水平成分は 、鉛直成分は です。
ヒント 3
水平成分は で求められます。 を使って計算しましょう。
答えと解説
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解説を読む
速度はベクトルなので、力や変位と同じように、直交する 2 つの方向の成分に分解できます。
手順 1:分解する向きを決める
速度ベクトルの大きさは 、水平方向となす角は です。この速度ベクトルを斜辺とし、水平方向と鉛直方向を 2 辺とする直角三角形を考えます。
手順 2:三角比で水平成分を求める
水平成分は、角 をはさむ辺(底辺)にあたるので、
です。値を代入すると
となります。
(参考:鉛直成分は で、 ともとの速さに一致します。)
よって、水平成分の大きさは です。
別解
水平成分の大きさは速さに をかけたものである。
検算:鉛直成分は なので、 となり、速さ 12 m/s と一致する。