長さ m の列車が、秒速 m で長さ m の鉄橋をわたります。列車の先頭が鉄橋にさしかかってから、列車の最後尾が鉄橋をわたり終えるまでに何秒かかりますか。
通過算
列車が電柱・鉄橋・トンネルを通過するときに進む道のり(列車の長さ + 鉄橋の長さ)を考え、列車どうしのすれちがい・追いこしでは速さの和・差を使って、時間・速さ・長さを求められる
前提
- 旅人算(出会い・追いつき) (算数 速さ)
この技能までの道筋(3 技能)
読み込み中…
右端(太枠)がこの技能です。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)
- 小数の四則計算 (算数 計算と数のきまり)
- 速さ・時間・道のりの関係 (算数 速さ)
- 旅人算(出会い・追いつき) (算数 速さ)
説明
列車には長さがあるので、電柱・鉄橋・トンネルを通過するときに列車が進む道のりは、列車の長さを考えに入れて決める必要があります。この技能では、通過するときに進む道のり(たとえば 列車の長さ + 鉄橋の長さ)を正しく考え、時間・速さ・長さを求められるようになります。また、列車どうしのすれちがいや追いこしでは、旅人算と同じように速さの和や差を使って求められるようになります。このような問題を通過算といいます。
なぜそうしてよいのか
列車の動きを考えるときは、列車全体ではなく、列車の 1 点(たとえば先頭や最後尾)の動きに注目します。
電柱を通過するのは、先頭が電柱の前に来てから、最後尾が電柱をはなれるまでです。その間に最後尾は、はじめ電柱から列車の長さの分だけ後ろにいて、電柱の位置まで進むので、進む道のりは「列車の長さ」です。
鉄橋をわたり始めてからわたり終わるまでは、先頭が鉄橋の入口に来てから、最後尾が鉄橋の出口をはなれるまでです。最後尾に注目すると、はじめは入口から列車の長さの分だけ後ろにいて、出口まで進むので、進む道のりは「列車の長さ + 鉄橋の長さ」です。トンネルも同じです。
2 本の列車がすれちがうときは、先頭どうしが出会ってから最後尾どうしがはなれるまでに、2 本の最後尾の間の道のり(2 本の列車の長さの和)が 0 になると考えます。向かい合って進むので、旅人算の出会いと同じく速さの和でちぢまります。追いこすときは、速い列車の先頭が遅い列車の最後尾に追いついてから、速い列車の最後尾が遅い列車の先頭をはなれるまでで、やはり長さの和を速さの差でちぢめると考えます。
手順
列車が何を通過するのか(電柱・鉄橋・トンネル・別の列車)と、「いつからいつまで」かを確かめる。
列車の 1 点(最後尾など)に注目して、その間に進む道のりを求める。電柱なら列車の長さ、鉄橋・トンネルなら 列車の長さ + 鉄橋(トンネル)の長さ、すれちがい・追いこしなら 2 本の列車の長さの和。
速さを決める。1 本の列車なら列車の速さ、すれちがいなら 2 本の速さの和、追いこしなら速さの差。単位(秒速・m など)をそろえる。
道のり ÷ 速さ で時間を求める。速さや長さを求めるときは、道のり = 速さ × 時間 で逆にたどる。
答えが問題の条件に合うか確かめる。
例題
長さ 160 m の列車が、秒速 20 m で長さ 440 m の鉄橋をわたります。列車の先頭が鉄橋にさしかかってから、列車の最後尾が鉄橋をわたり終わるまでに何秒かかりますか。
例題の解答
手順 1: 鉄橋を通過する問題で、先頭が鉄橋の入口に来てから、最後尾が鉄橋の出口をはなれるまでの時間を求めます。
手順 2: 最後尾に注目すると、はじめは入口から 160 m 後ろにいて、出口まで進みます。進む道のりは m です。
手順 3: 速さは秒速 20 m で、道のりも m なので単位はそろっています。
手順 4: かかる時間は 秒です。
手順 5: 確かめると、30 秒で m 進み、列車の長さと鉄橋の長さの和と合っています。
よって、30 秒かかります。
答え:
よくある誤り
鉄橋の長さだけを進むと考えてしまう誤り(例: 秒)。最後尾が出口をはなれるまでなので、進む道のりは m で、 秒。
電柱を通過する時間を 0 秒としてしまう、または電柱の通過に道のりがないと考える誤り。先頭が電柱に来てから最後尾がはなれるまでに列車の長さだけ進むので、長さ 160 m、秒速 20 m なら 秒。
すれちがいで、片方の列車の長さだけを使ってしまう誤り(例: 長さ 160 m で秒速 20 m の列車と、長さ 140 m で秒速 10 m の列車のすれちがいを とする)。正しくは 2 本の長さの和 m を速さの和でわり、 秒。
追いこしで速さの和を使ってしまう誤り(例: 上の 2 本の列車で、速いほうがおそいほうを追いこすのに 秒とする)。同じ向きに進むので速さの差を使い、 秒。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
長さが の列車が、一定の速さで走っています。この列車が長さ の鉄橋をわたり始めてから(列車の先頭が鉄橋の入り口に着いてから)、わたり終わるまで(列車の最後尾が鉄橋の出口をはなれるまで)に 秒かかりました。この列車の速さは秒速何 ですか。
まっすぐな線路にそって、まっすぐな道があります。一定の速さで走る列車が、この道を列車と同じ向きに秒速 で歩いている人に後ろから追いついてから、追いこし終わるまでに 秒かかりました。
また、この列車は、この道を列車と反対の向きに秒速 で走ってくる自転車と出会ってから、すれちがい終わるまでに 秒かかりました。
この列車の長さは何 m ですか。ただし、人と自転車の長さは考えないものとします。
一定の速さで走る列車 A があります。列車 A は、線路のそばに立っている電柱の前を通過するのに 秒かかり、長さ のトンネルに先頭が入ってから最後尾が出るまでに 秒かかります。
この列車 A が、同じ向きに秒速 で走っている長さ の列車 B に後ろから追いついてから、完全に追いこすまでに何秒かかりますか。ただし、「追いついてから完全に追いこすまで」とは、列車 A の先頭が列車 B の最後尾に追いついてから、列車 A の最後尾が列車 B の先頭をはなれるまでとします。長さ の上り列車が秒速 で走っています。この上り列車と、反対向きに走ってきた下り列車が出会ってから、すれちがい終わるまでに 秒かかりました。また、この下り列車は、長さ のトンネルに入り始めてから完全に出るまでに 秒かかりました。下り列車の長さは何 m ですか。
長さ 160 m の急行列車と、長さ 200 m の普通列車が、平行な 2 本のまっすぐな線路をそれぞれ一定の速さで走っています。急行列車は普通列車より速く走ります。2 つの列車が同じ向きに走るとき、急行列車の先頭が普通列車の最後尾に追いついてから、急行列車の最後尾が普通列車の先頭をはなれるまでに 45 秒かかります。また、2 つの列車が反対の向きに走るとき、2 つの列車の先頭どうしが出会ってから、最後尾どうしがはなれるまでに 9 秒かかります。普通列車の速さは秒速何 m ですか。