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物理 高校生

・(3)(4)でなぜsin2θ=1のときに最小値をとるのか ・なぜH>(5)の場合は(4)が解となり、H≦(5)の場合は小球が天井すれすれを通る時に最もV。を小さくできるのか ・(6)で求めるtanθはなぜL/Hで求められるのか ・(7)においてなぜ④の式を整理するこ... 続きを読む

別興ム(慟哭するための tan の条件を, vo を含まない式で表せ。 (北海道大改) 例題 5 Vo h 物理 やや難 53. 高さ制限のある斜方投射■重力加速度の大きさを g として,次の ( に適切な式, 数値を入れよ。 H OK L →P 高さHの天井がある部屋で, 床の点Oから小球を投 射して, 天井にあてずに距離Lはなれた点Pに落下さ せるための、初速 ひ の最小値について考える。 投射 角を0とすると, L = ( 1 ), 最高点の高さんは, h = ( 2 ) と表せる。 天井を無視 して考えると, (1) から, 0 ( 3 )のときに, vは最小値 ( 4 ) となる。このとき, 最高点の高さんは,h= ( 5 )となるので, H> (5) の場合は (4)が解となる。 H≦ (5) の場合は,小球が天井すれすれを通るときに最もを小さくできる。 h=Hとすると (1) (2) から tan0= ( 6 6 )となり,ひ の最小値は ( 7 ) となる。 を用 ヒント 51 (3) 小球が水平方向に距離αだけ進んだとき, 高さがんよりも大きければよい。 52 (2) 小球Bが、時間tの間に斜面に沿って移動した距離を求める。 53 (1) 2sincose=sin20 の関係を用いて, 式を整理する。 (3) (1) の式をv について整理し, v が最小になる 0 の条件を求める。 んの式をもとに tan0の値を導き, sine の値を調べる。 解説 (1) 小球は,鉛直方向には初速度 vosine の鉛直投げ上げと同 じ運動をする。 鉛直上向きを正とし, 小球の飛行時間をt とすると, 鉛直投げ上げの公式y=uot-212912 を用いて, 0=vosin0.t- -1/20120-1(2sine-1/20t) 0=t(v. t=0 なので, t= 2v, sine g 水平方向には、速度 vo cos の等速直線運動をする。 OP間の水平距 離Lは,飛行時間tを用いて, v Coset となるので, L=vocoset=vocose・・ 2v, sine 2v,² sin cos g vosin20 g ….① g (2) 最高点の高さんは, 鉛直投げ上げの公式v=2gy を用いて, 02-(vosine)2=-2gh h= vo² sin²0 2g ...2 (3) (4) 式 ① から, gL と表される。 v は, sin20 = 1, すなわ sin 20 ち, 8=45°(20=90°) のときに最小値 √gL となる。 (5) 式 ②0=45°, vo=√gL を代入して h= (vgL)2 sin245° L 2g 4 (6) 式 ① から, L= 2v 2 sinocose g vo² sin²0 式 ② でん=Hとして, H= 2g 4H H tan 4 tan0= これら2式の辺々を割ると, L L 4H (7) (6)のL,H, 0 の関係は,図のようになり, sin0= √L²+(4H)² Vo = √2gH sin 式 ④を vについて整理して, g(L²+16H²) 8H 0 ●小球の鉛直方向の運動 をもとに飛行時間を出す 54. (水平距離) (初速度の 解 水平成分) × (飛行時間) である。 三角関数の公式 2sinocos0= sin20 を用いている。 ●最高点では,速度の鉛 直成分が0となる。 sin 20 の最大値は1で ある。 tan を求めるため, 式①で sin 20 に変形す る前のものを用いている。 √L²+(4H)² 4H 0 L 4H 図は, tanθ= L る三角形を示す。 とな

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物理 高校生

⚠️至急⚠️ 答え 問22 9.8m/s 1.0s 問23 2.0s 20m 5.0s よろしくお願いします!!

例) 3)鉛直投げ上げ 鉛直上向きに速さ ,[m/s)で投げ上げられた小球について, 次の各問 に答えよ。ただし,鉛直上向きを正とし, 重力加速度の大きさを g [m/s]とする。 (1)最高点に達するまでの時間4 [s]はいくらか。 (2)最高点の高さん[m]はいくらか。 (3) 最初の位置にもどってくるまでの時間ち [s] はいくらか。 (4)最初の位置にもどってきたときの速度 が [m/s] はいくらか。 (指針 とり,鉛直投げ上げの式を用いる。 投げ上げた位置を原点とし, 鉛直上向きを正とするy軸を =0 一最高点 h 解)(1)最高点においてむ30なので, 最高点に達するまでの 時間も(s]は, ひ=t%-gt(©p.29-式(21))から, V。 0=6-gh -(s) g (2) 最高点の高さh[m]は, (1)で求めたちを用いて, ソーメーF(ep.29式(2)から, h=n()-の(- m ソ= tat- h=vol 別解)最高点においてか=D0 なので, ぴー子=-2gy(©p.29-式(23)から, P-3=-2gh h= 2g (3) 最初の位置にもどってきたときは y=0なので, 時間ち[s] は, y=uot- 2912 (の式(22))から, 0=oe- 0=もo- 20。 ち=0は投げ上げたときを示しており, 解答 に適さない。したがって, ちは。 20。 したがって,ち=0(不適) g (4) 速度が(m/s)は, (3)で求めた とロ=%-gt(の式(21))から, ら-ラ%-0 - (s) g 20。 ガ=-g g =-u(m/s) )運動の対称性を利用する。 20。 最高点に達するまでの時間と, 最高点から もとの位置にもどるまでの時間は等しい。 すなわち,ち=2t, である。また, 投げ上げ (3)ち=24= (4)が=-u,[m/s]たときの速さと, もとの位置に落下してき g たときの速さは等しい。 22 D鉛直上向きに発射した小球が, 高さ 4.9mの最高点に達した。 初速度の大き さは何m/sか。また, 最高点に達するまでの時間は何秒か。 23 地上24.5mの高さから, 小球を鉛直上向きに速さ19.6m/s で発射した。 最高点 に達するまでの時間, 発射点から最高点までの高さ, 小球が地面に達するまでの時間は、 それぞれいくらか。

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