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Physics Senior High

(1)ではなぜ2.0×15をするんですか?

6 1章 カ学 基本問題1 基本例題1 平面運動の速度の合成 静水中での速さが4.0m/sの船で,流れの速さ 2.0m/s, 川幅 60mの川を渡る (1) 船首を流れに直角に向けて渡るとき,出発点の真向か いから何m下流に到着するか。 (2) 流れに垂直に渡るには,船首をどちらに向けるとよいか。 また、このとき、川を渡るのにかかる時間は何sか。 2.0m/s Ka 60m 指針 な方向と平行な方向に分けて考える。 (2) 静水中の船の速度と流れの速度を合成した 速度が,川の流れに垂直になればよい。 解説 (2) 船首を図2のような 向きに向ければ,合成速 度が岸に垂直な向きとな る。船首を上流に30° の 向きにすればよい。この m/s である(図1)。したがって, 対岸に着くま : とき,合成速度の大きさ (1) 船の運動は,川の流れに垂直 30° 4.0m/s 2.0m/s (1) 岸に垂直な船の速度成分は4.0 図2 60 v[m/s]は, での時間ち(s]は, t;=- -=15s 4.0 V3 -=2V3 m/s 2 ひ=4.0×cos30°=4.0× また,岸に平行な速度成 分は2.0m/s である。船 は, t,[s]間,流れの向き 4.0m/s に流されるので, 下流に 流される距離をx[m]と すると, 求める時間も[s]は、 合成 速度 60 Dai te= =10V3 =10×1.73=17.3 17s 2/3 2.0m/s Q Point 平面運動は,直交する2つの方向に 速度を分解し,各方向における直線運動に分け て考えることができる。 x=2.0×15=30m 図1 基本例題2 公 十n.6

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⑶です。 先生の解答解説のプリントに赤下線部が引いてあります。 なぜそのようになるのか解説をお願いします。 もしかしたら、数学では習っていないことを教えられてるような気がします。 高2です。

|(3)(2)の1が最大になる0を求めればよい。0°s0S90°の範囲では 0S sin 20 S1 となり, 1は sin 20 = 1 のとき最大となる。 題3 斜方投射 地上の点から小球を,水平方向と角0をなす向きに大きさ volm/s]の初 速度で投げる。重力加速度の大きさを g[m/s°] とし,必要があれば 2sin O cos 0 = sin 20 を用いよ。 (1)最高点に達するまでの時間も[s]とその高さh[m]を求めよ。 (2) 落下点に達するまでの時間も[s]と水平到達距離1(m]を求めよ。 (3) 初速度の大きさを変えずに、角0を変えて投げるとき,小球を最 も遠くまで投げるための角 0。を求めよ。 解(1)最高点では速度の鉛直成分(y成分)が0 用語最高点に達する となる。 「y = Dosin0 - gt」(>p.19(26)式)より 0= vosin 0 - gt. →速度の鉛直成分が0 よって = Vosin 0 「y= vosin 0-t g 1 gt°」(>p.19(27)式)より h= vosin 0·t」 2 gt? = sin'o Vosin 0 1 2 vo' sin°0 2g Vosin 0… g 7/ 0osin 0 ニ 2 g (2) 落下点では鉛直方向の変位が0となる。 「y= vosin 0t 2 1 ;gf」(>p.19(27)式)より 0= nsin@-s-2 の好= は- 2msin@) 1 gt;? 20osin 0 gt2 g t>0より 20osin 0 t2 = g 水平方向については,「x= vocosθ·t」( 2v° sin @ cos0 -p.19 (25)式)より v° sin 20 1= VoCos 0·t2 三 g g よって 200 = 90° より = 45°

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(1)と(2)の解説を見てもなぜ答えがこのようになるのかわからないです、、、 2つとも教えて欲しいです!

基本例題 3 *速度の合成と分解 (2) >7 流れの速さが2.0m/s のまっすぐな川がある。この川を, 静水上を4.0m/s の速さで進む船 で川を直角に横切りながら, 対岸まで進む。 このとき, 川の流れの方向をx方向, 対岸へ向か う方向をッ方向とする。 るmg 船の速度のx成分を求めよ。 2船の速度のy成分を求めよ。 (3)へさきを向けるべき図の角0の値を求めよ。 指針 川の流れの速度と船(静水上)の速度の合成速度の向きが,川の流れと垂直になる。 解答(1)船が川を直角に横切るとき,船の速度のx成分 「と,川の流れの速度は打ち消し合っている。 よって,船の速度のx成分は-2.0m/s (2) 船が川の流れに対して直角に進む ので,右図のように,船(静水上) の速度と川の流れの速度の合成速 度が,川の流れと垂直になる。こ こで,APQR は辺の比が1:2: V3 の直角三角形である。 よって PR=2.0/3 =3.5 ゆえに,船の速度のy成分は3.5m/s 別解三平方の定理より PR=/4.0°-2.0°=/12=2,/3 =3.5 (3) (2)より @=60° 注川を横切る船はへさきの向きとは異なる向きに進む 注(3 =1.732… や, /2 =1.414… などの値は覚えて おこう。 R 60° 4.0m/s ひ 60% P 2.0m/s Lat's T

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