水平投射(4)

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教科書p42 類題4(出題の形式を変更しています)
 
 ある高さから、水平方向に速さ 9.8m/sで小球を打ち出したところ、1.0秒後に地面に落下した。重力加速語の大きさを 9.8m/sとして、以下の問いに答えよ。



(1) 小球を打ち出した地点の高さは何mか。
(2) 小球を打ち出した地点から落下した地点までの水平距離は何mか。
(3) 小球が地面にあたる直前の速さは何m/sか。(チャレンジ問題)


<解答>

(1) 高さを求めるので、鉛直方向(縦方向)だけで考える
  鉛直方向は自由落下と同じ、初速度 0 である。
 1.0秒後に地面に落ちたのだから、その落下距離をとすると、等加速度2本目の式を使って、



(2) 水平距離を求めるので、水平方向(横方向)だけで考える
  横方向は速さ 9.8 m/sの等速直線運動であり、1.0秒間、横に進むのだから、

  = 9.8×1.0 = 9.8 m

(3) 地面に落下する直前の速度の水平成分と鉛直成分はそれぞれ、

  = 9.8 m/s (等速直線運動)

  = 0 + 9.8×1.0 = 9.8 m/s (自由落下)

 図のように、地面に対して斜め下方 45°の角度で地面に落下することがわかります。



よって、求める落下直前の速さは、図より、






  
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