高校物理

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5分で解ける!空気や液体から受ける抵抗力に関する問題

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5分で解ける!空気や液体から受ける抵抗力に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

一緒に解いてみよう

高校物理 運動と力47 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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この練習で扱う 雨粒の落下 は、 抵抗力 が関係する代表的な問題です。これまで学習した知識を使って、しっかりと解けるようにしておきましょう。

物体が落下するとき、抵抗力は上向きにはたらく

高校物理 運動と力47 練習 (1)

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加速度 を求める問題です。運動する物体に力がはたらいているとき、加速度はどう求めたらよいか覚えていますか? 運動方程式F=maを利用する んでしたね。わかりやすいように図をかいてみましょう。

高校物理 運動と力47 練習 (1)左半分の図

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図の円は質量がm[kg]の雨粒です。下向きに速度v[m/s]で落下しています。このとき、雨粒には下向きの重力mg[N]がはたらきます。また問題文より、この雨粒は移動する下向きの逆である上向きに抵抗力kvがはたらきます。

高校物理 運動と力47 練習 (1)左半分の図

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この図から運動方程式を立てましょう。下向きに加速しているので下向きをプラスの方向として加速度a[m/s2]を定めます。 加速度と平行な力はmg−kv となりますね。 運動方程式ma=F に代入して、aについて解くと答えが出てきますね。

(1)の答え
高校物理 運動と力47 練習 (1)答え
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出てきた加速度を求める式をよく見ると、加速度は速度vによって変化するものだということがわかりますね。

速さが一定となる=加速度が0

高校物理 運動と力47 練習 (2)問題文

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充分時間が経過したときの 速さ を求める問題です。この問題のポイントは 「速さが一定となる」 という部分です。なぜ速さは一定になるのでしょうか。

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(1)で求めた式より、加速度aは速度とともに値が変化することがわかりますね。式から、加速度aは速度vが大きくなれば大きくなるほど小さくなっていくこともわかります。よって十分に時間が経過すると、速度vが大きくなって加速度は0になり、速さが一定となるのです。(1)にa=0を代入して、速さvを求めましょう。

(2)の答え
高校物理 運動と力47 練習 (2)解答全て
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空気や液体から受ける抵抗力
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