問題 鉄の重りを海の中におとすと おもりは何メートル流れて落ちるか について

問題を　解くために　協力していただけるかた　よろしくおねがいします

直径３センチ　長さ３０センチの　円柱の形をした　鉄の　重りがあります
この重りを　毎分３０メートルの長さで一定の方向に流れている
海中に　船の上から　落とします
海底までの　深さは５００メートルとします

鉄のおもりが　海底に到着するのは　およそ８分後のとき　
鉄の重りは　落とした地点と　海底の到着地点は
　およそ　何メートル離れているでしょうか？？？

また　円柱の重りは　縦のまま　落ちていき
鉄の比重は　８　g/cm^3　　海水の比重は　１　g/cm^3　とします



この問題なんですが
角度がわからない　高さ５００メートルの直角三角形の　底辺を
求めるということになると　思うのですが

細長い円柱の鉄の重りが　毎分３０メートルの流れを
どのように受けるのか
またどう　比重を　使うのか
また海底に到着するのが８分後であること

そのあたりがわかれば　解けると思うのですが
どうか　よろしくおねがいします　

No.3 ベストアンサー 回答者： Mandheling 回答日時： 2009/11/11 02:17

おもりがどんな軌跡を描いて沈んでいったとしても、

最初から海流にのっているのであれば、
おもりの運動を真下方向成分と海流方向成分に分解してみると、
海流方向成分は常に海流と同じ速さで移動している。
それで8分後に海底に到達するんですから、
どれだけ移動したかはすぐにもとまるとおもいます。

この回答への補足

それでは
　３０＊８＝２４０メートル流れたところに落下するということでしょうか？？？

では例えば
　落下するまでの　時間が短くなれば
あまりながれないようになる

そして　
そのためには
比重が　より高いものを落とす　もしくは
より重い　重りを　落とす　

ということに　なるのですしょうか？？？

補足日時：2009/11/11 09:51

No.2 回答者： masa2211 回答日時： 2009/11/10 22:18

引っ掛け問題ですね。

問題の中で意味のある数値は、

・海水は毎分３０メートルの速さで一定の方向に流れている
・海底までの深さは５００メートル
・鉄のおもりが海底に到着するまで８分
これだけ。あとの条件は必要ありません。

つまり、
・海中を落ちていくおもりは一定速度で動いている。
という考えでＯＫ。そこから先は自力で大丈夫ですよね？

精密に計算しても労力の無駄で、答に大差はありません。
精密に計算するとき、更に条件が２つ必要となります。
1つめ。おもりが落下するときの抵抗係数。
　※落下速度の２乗に比例する力で抵抗を受けるとして計算する。
　※※抵抗係数の値次第で８分かかるかどうかが決まるが、それを言っても
　　　仕方ないので、8分ちょうどとなる係数と仮定します。
２つめ。
船の上とは、海面からどれだけ上を指すか。

で、海水中に突入したときの速度がいくつであれ、
すぐに、進むための抵抗と進むための力が釣り合い、一定速度になってしまいます。
また、500ｍを8分かかるから、平均すると約1.0m/sで海中を落下するわけですが、
海上10ｃｍから落下させた場合、海面での速度は1.4ｍ/ｓ（＝(2＊ｇ＊ｈ)^0.5 、g=9.8、h=0.1）です。
船の上から、ということは、たとえ手漕ぎボートでも海上10ｃｍよりは高いでしょう。
つまり、海に突入してからすぐに減速し、その後1.0m/sで落ちていきます。
同様に、おもりが海流に乗っていてもいなくても、かなり速やかに海流と同じ速さになるから、
どっちでも大差ありません。水路の中に木の切れ端を投げ入れれば、
投げ入れてからいくらもたたないうちに、水の流れと同じ速さで流れるのが確認できます。

この回答への補足

＊つまり、
・海中を落ちていくおもりは一定速度で動いている。
という考えでＯＫ。そこから先は自力で大丈夫ですよね？＊

できれば　この先も説明いただきたいです

＊
平均すると約1.0m/sで海中を落下するから
おもりが海流に乗っていてもいなくても、速やかに海流と同じ速さになるから。。。。
およそ何メートル　離れた地点に落ちるのでしょうか？？？

補足で　おもりの重さが　３ｋｇであることを　記載し忘れていましたが
　おもりの重さは　関係ありませんか？？？

よろしくおねがいします

補足日時：2009/11/10 23:39

No.1 回答者： precog 回答日時： 2009/11/10 09:23

いろいろと曖昧な問題なんだけど高校レベルまでなら引っ掛け問題ですかね?

重りが最初から海流に乗ってるのだとすると、落ちるまでの間にどれだけ流れたかって話に置き換えられますよね?

とても簡単だと思いますけど。

この回答への補足

記入漏れがありました

海の流れについては　
海面も　途中も　海底も　毎分３０メートルという
設定です

重りが　最初から海流に乗るもので考えます

引っ掛け問題ではなく
比重８の鉄のおもりが　比重１の海流の影響を　どの程度受けるのか
という　問題です


　

補足日時：2009/11/10 09:51