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運動の表し方の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校物理 運動の表し方

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。

ドローン水平

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(36 技能)

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。

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