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問3以降は小物体Mは斜方投射になるため、水平方向には等速直線運動、鉛直方向には鉛直投げ上げ運動になり、水平方向と鉛直方向で考えるため、速さを分解する必要があります。三角比を使って分解すると、水平方向の速さはvcosθ、鉛直方向の速さはvsinθとなります。
問3のMの高さが最も高くなるための時間なのですが、最高点では速さが0になることを使います。
斜方投射の初速度がvということなので、時間tとして
0=vsinθ-gtが成り立ちます。
tについて解くと、答えが出てきます。
問4の最も高くなったときの高さなのですが、
やり方が2種類ありますが、
y=v₀t-1/2gt² (変位の式)
v²-v₀²=-2gy
のどちらかを使います。
上の式を使う場合は、問3のtの値を代入して求めます。
下の式を使う場合は、最高点では速さが0ということと今回の鉛直方向の初速度がvsinθであることを用いると、
0-vsinθ=-2gyとなり、あとはyについて解くと答えが出てきます。
問5は到達した点と点Dの距離ですが、到達した点での鉛直方向の変位は0になることを用いると、到達したときの時間が求められるので、その時間の値を水平方向の速さにかけると求められます。
わかりました!
丁寧な説明ありがとうござます!