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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

まっすぐな道路上に、 離れた 2 点 , がある。時刻 に、自転車 が点 を出発し、一定の速さ で の向きに進む。 が出発してから 後に、自転車 が点 を出発し、一定の速さ で の向きに進む。, はどちらも出発した瞬間から上の一定の速さで進むものとし、大きさは無視できるとする。 と がすれ違うのは、点 から何 の位置か。有効数字 2 桁で答えよ。

A B
A は に P を、B は 後に Q を出発する

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(33 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「2 物体の出会いとすれ違い」を使います。P を原点、Q の向きを正とする 軸をとり、A と B の位置を同じ時刻 の式で表しましょう。

ヒント 2

B は に出発するので、B が動いた時間は です。、 とおき、 を解きます。

ヒント 3

より 、すれ違う時刻は です。この時刻の A の位置を求めましょう。

答えと解説

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解説を読む

方針 2 台の位置を、同じ時刻 (A が出発した瞬間を とする時刻)の式で表し、位置が等しくなる時刻を求めます。

(1) 座標を決める
道路にそって 軸をとり、点 を原点、 から へ向かう向きを正とします。すると の座標は です。

(2) A の位置
A は に を出発し、正の向きに で等速直線運動をするので、

(3) B の位置(出発の遅れに注意)
B は に を出発し、負の向きに で進みます。B が動いている時間は なので、

(4) 位置が等しい条件を立てる
すれ違うとき だから、



これは を満たしているので、B が出発したあとにすれ違っています( のとき A は にいて、まだ Q に達していません)。

(5) すれ違う位置

確認: で一致します。

よって、すれ違うのは点 から の位置です。

別解

P を原点、Q の向きを正とする。A の位置は 。B は s に Q()を出発して P の向きに進むので、 s で 。

すれ違うのは のとき。


s

これは s を満たす。

P からの距離は m。

検算: s のとき B は s 進んでおり、 m 進んだので m。A と一致する。

また、B が出発する時点で A は m 進んでおり、間隔は 80 m。相対速さは m/s なので s 後にすれ違う。この間に A は m 進む。よって一致する。

答え: m(有効数字 2 桁)

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