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5分でわかる!2物体の衝突と速度

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この動画の要点まとめ

ポイント

2物体の衝突と速度

高校物理 運動と力67 ポイント1 全部 空欄埋める

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回は 運動する2物体が衝突するときの速度 について学習しましょう。

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図は、右向きに速度vAで進む物体Aが、右向きに速度vBで進む物体Bに衝突する様子を表したものです。

高校物理 運動と力67 ポイント1 図のみ クマちゃんは消す

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vBの方がvAよりも 矢印が小さい ので、 速度の大きさが小さい ということを表しています。衝突後、Aの速度はv'Aに変わり、Bの速度はv'Bに変わったとします。

物体Bに乗っかって観測する!

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2物体の衝突は、外から見ると複雑な運動に見えます。そこで、見方を変えてみましょう。思い切って、観測者のクマちゃんが物体Bに乗っかっていると仮定します。

高校物理 運動と力67 ポイント1 図

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クマちゃんから見ると、物体Bはクマちゃんの足元で静止しています。つまり、クマちゃんにとってBは固定された面、床に見えているわけです。すると、クマちゃんから眺めて物体Aは衝突前は近づいてきて、衝突後は遠ざかる動きをします。これはまさに 床と衝突する物体 ですね。物体Bから観測することで、 物体Aが固定面と衝突する運動 と見ることができるのです。

高校物理 運動と力67 ポイント1 図

相対速度は(相手の速度)−(自分の速度)

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固定面との衝突であれば、反発係数eを用いて立式できます。この際、物体Bに乗ったクマちゃんから見た物体Aの速度は、相対速度になることに注意しましょう。

高校物理 運動と力67 ポイント1 クマさんのまとめ1~2行目 空欄埋める

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相対速度 は見てる相手も見ている自分も動いているときに考える速度で、 (相手の速度)から(自分の速度)を引く ことで求めることができました。衝突後の物体Aの速度はv'Aで、物体Bの速度はv'Bです。つまり、 v'A−v'B と表すことができます。衝突前も同様にして考えると、物体Bから見たAの相対速度は vA−vB となります。

高校物理 運動と力67 ポイント1 クマさんのまとめ1~3行目 空欄埋める

反発係数eを求める式

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さらに、v'A−v'B=-e(vA−vB)を変形して、反発係数eを直接表す式を作ることができます。
e = −(v'A − v'B)/(vA − vB)
2物体の衝突における反発係数e は、 相対速度を使って求める ことができることもおさえておきましょう。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

2物体の衝突と速度
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