高校物理

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5分で解ける!自由落下に関する問題

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5分で解ける!自由落下に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

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運動と力10の練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業

静かに落下=初速度0の自由落下

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問題文に「静かに落下させた」とありますね。これは物体が初速度0[m/s]の 自由落下 をしていることを表しています。

自由落下の図を描こう

運動と力10の練習 問題文と(1)

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(1)は水面から測った橋の高さを求める問題です。まずは、物体がどんな運動をしているか、図で表しましょう。落下運動の図を描くときは、次の3つの手順で行います。

落下運動の図を描く3つの手順

重力加速度g[m/s2] を下向きにかく

スタートの場所を原点 に定め、 運動方向をプラス にして軸をかく

③ 物体の 加速度 を式で表す

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この問題では、 下向きに重力加速度g を書きこみます。さらに、 スタートを原点 にとり、 運動方向を+に定めたy軸 を書きましょう。自由落下では下向きが+ですね。そのあと、加速度を式で表します。自由落下ではたらく加速度は、重力加速度gのみです。方向は下向きなので a=+g ですね。

運動と力10の練習 図のみ

橋の高さ=物体が落下した距離

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図をよくみると、 橋の高さは、物体が落下した距離に等しい ことがわかりますね。自由落下における速度と位置の式は以下のように表すことができました。

運動と力10の練習 右側の式1~2行目

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このうち、2行目の式が 距離 を表します。つまり、y=(1/2)gt2に、重力加速度g=9.8[m/s2]、時間t=2.0[s]を代入すれば、橋の高さが求められるのです。

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答えを出すときには、 有効数字 に注意しましょう。今回の有効数字は2桁ですね。 3桁目を四捨五入 して有効数字を2桁にしてください。

(1)の答え
運動と力10の練習 (1)の式と答え

自由落下の速度はv=gt

運動と力10の練習 問題文と(2)

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(2)は小石が水面に達した時の速度を求める問題です。(1)で確認した通り、自由落下における速度は v=gt でしたね。重力加速度g=9.8[m/s2]、時間t=2.0[s]を代入して、vを求めましょう。

(2)の答え
運動と力10の練習 (2)の式と答え
自由落下
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