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物理の問題を解いていて、疑問に思ったことがあります。
(問題)
地上40mの高さの点Oから、小球を水平方向に初速度21m/sで、投げました。このとき、小球の地面に当たるまでの時間は、t=20/7=2.9秒であります。そして、Oの真下の地面の点Pから、地面に当たる点Qまでの距離は、2.9×21=60.9であり、有効数字を意識すると、61メートルであることが分かります。
ところが、そのまま20/7×21をすると、60メートルとなり、答えた1メートルずれてしまいます。これはどういうことなのでしょうか?(ちなみに、問題の解答は、後者でした。)

A 回答 (4件)

時間tの値を先に求めてしまうと、おっしゃる通り距離は6.1×10mになってしまいますね。


61も60も誤差を含んでいますので、61が直ちに間違いとも言えないと思います。
ただ、時間を求める必要が無いのであれば、計算による誤差はできるだけ小さくなる
ようにすべきでしょう。(t=20/7という式は、一瞬何?と思いましたが。)

地上h(m)の高さから水平方向に初速度v(m)で投げ出された質点が地面に当たるまでの
時間をt(s)、投げ出した地点からの距離をl(m)とすると、重力加速度をg(m/t^2)として
h=gt^2/2
l=vt
ですよね。
tを消去して
h=g(l/v)^2/2 から
l=√(2h/g)・v=√(2hv^2/g)
とすれば、時間を求めずに済みます。
(数値計算としては、あまり変わらないようにも思いますが。)

参考URL:http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/exp/titles/sigfi …
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 「61」が正解になるかどうかは分りませんが,ちょっとミスがある様に思います。



> t=20/7=2.9秒であります。

 答えの有効数字を2桁にする場合,途中の過程では3桁目まで求めて使います。そして,最終的に3桁目を四捨五入して2桁にします。

 ですので,今の場合は t=20/7=2.857・・・=2.86 としなくてはいけません。この場合は,2.86×21=60.06 で有効数字2桁にすると60になります。
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20/7 を2.9としたところで、0.042857、、、の誤差が増えており


2.9×21=60.9を61に四捨五入して 0.1の誤差を増やしています

その結果1メートルの誤差になってしまったのです

計算の途中で四捨五入をしたり繰り上げた数字を入れないで、最後まで分数のままで計算しないと誤差になってしまいます
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t=20/7=2.857143≒2.9秒


になります。
前者は近似値(四捨五入)にしたため61メートルになったのでしょう。
正確には後者の計算の方になります。
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