自由落下時の下降運動 – 問題点と解決策

直線運動に関する問題解決例 – 自由落下における下降運動

1. ボールが初速度 10 m/s で鉛直下向きに投げられ、2 秒後に地面に到達します。ボールが地面に衝突する直前の最終速度を求めなさい。重力加速度(g) = 10 m/s² 。水の抵抗は無視してください。

既知:

初速度 (v o ) = 10 m/s

経過時間 (t) = 2秒

重力加速度 (g) = 10 m/ s²

求めるもの:最終速度(v t )

解決策:

加速度10 m/s²とは、速度が毎秒10 m/sずつ増加することを意味します。3秒後には、速度は30 m/sになります。

最終速度 = 10 m/s + 20 m/s = 30 m/s。

一定加速度運動の運動学的方程式を以下に示す。

v t = v o + at ………. 1

h = v o t + ½ at 2 ………. 2

v t 2 = v o 2 + 2 ああ……。 3

v t = v o + g t

v t = 10 + (10)(2)

v t = 10 + 20 = 30 m/s

最終速度 = v t = 30 m/s

[irp]

2. 橋の上から石を初速度 5 m/s で垂直下向きに投げると、2 秒で水面に到達した。橋の高さを計算せよ。

既知:

初速度 (v o ) = 5 m/s

経過時間 (t) = 2秒

重力加速度 (g) = 10 m/ s²

求む:橋の高さ(h)

解決策:

h = v o t + ½ gt 2

h = (5)(2) + ½ (10)(2) 2

h = 10 + (5)(4)

h = 10 + 20

高さ = 30 メートル

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3. 高さ 80 メートルから初速度 10 m/s でボールを鉛直下向きに投げます。(a) 空中滞在時間、(b) ボールが地面に衝突する直前の最終速度を求めます。

既知:

高さ(h)=80メートル

初速度 (v o ) = 10 m/s

重力加速度 (g) = 10 m/ s²

求む:

(a)時間間隔(t)

(b)最終速度(v t)

解決策:

(a)時間間隔(t)

最終速度:

v t 2 = v o 2 + 2 gh

v t 2 = (10) 2 + 2(10)(80) = 100 + 1600 = 1700

v t = 41 m/s

時間間隔 (t) :

v t = v o + g t

41 = 10 + (10)(t)

41 – 10 = 10 t

31 = 10 t

t = 31 / 10 = 3,1秒

(b)最終速度(v t )?

v t = 41 m/s

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  1. 距離と変位
  2. 平均速度と平均速度
  3. 一定速度
  4. 一定加速度
  5. 自由落下運動
  6. 自由落下時の下降運動
  7. 自由落下時の上下運動

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