運動の表し方の問題
なめらかな斜面上の点 P から、台車を斜面に沿って上向きに速さ で押し出した。台車は斜面に沿った直線上を運動する。押し出した直後から、台車には斜面に沿って下向きに大きさ の一定の加速度が生じる。台車はしばらく斜面を上ったあと、向きを変えて下り、再び点 P を通過した。斜面に沿って上向きを正の向きとし、押し出した時刻を とする。台車が再び点 P を通過するのは、押し出してから何 s 後か。有効数字 2 桁で求めよ。
この問題で使うもの
- 等加速度直線運動の公式(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(31 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
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
等加速度直線運動の公式のうち、速度 を含まない を使います。上向きを正として、 と の符号に注意しましょう。
ヒント 2
再び点 P にもどったとき、点 P からの変位は です。, を代入します。
ヒント 3
、つまり となります。 以外の解を求めましょう。
答えと解説
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解説を読む
1. 正の向きと、わかっている量を整理する
斜面に沿って上向きを正とすると、点 P を原点として
- 初速度
- 加速度 (下向きなので負)
- 再び P を通過するとき、点 P からの変位
です。求めたいのは時間 です。
2. 使う式を選ぶ
加速度が一定なので、等加速度直線運動の公式が使えます。わかっているのが , , で、求めたいのが なので、速度 を含まない式
を使います。この式は、台車が途中で向きを変えても、加速度が一定であるかぎりそのまま使えます。
3. 代入して解く
よって または です。
は押し出した瞬間なので、再び P を通過するのは
後です。
(確認: となり、下向きに速さ で P を通過しています。)
答え: s
別解
上向きを正とし、点 P を原点とする。初速度 、加速度 なので、時刻 での位置は 。
再び P を通るとき なので 。 は押し出した時刻なので除くと、。
検算: 最高点に達するのは より 。上りと下りは対称なので、往復で 。 のとき となり一致する。