物理Iの放物運動の問題です。

問四の問題の意味がいまいち掴めません。

詳しく分かりやすくどういう意味かを教えてくださいますようご回答を宜しくお願い致します。

No.4 ベストアンサー 回答者： Quarks 回答日時： 2012/04/24 08:40

ANo.3です。

>１８０°－θでも意味がとれそうです。

そうですね。こちらの角度も、問われていることに対する解答として誤答ではないです。
出題者が、より厳密に解答を要求するなら、「角度を鋭角で表したとき」などと補足するべきところですね。まあ、実際のところは、どちら側の角度を選ばせたいかを考えたわけではなさそうですが…
出題意図を想像すると、速度のｘ成分（水平方向成分）とｙ成分（鉛直方向成分）との関係から、地面に突き刺さるときの方向を知ることができる、というところに気付いて欲しかったのかな、と思います。その意味では、角度を鋭角での角度で表すか鈍角で表すかというあたりにはそれほど拘っていないように思うのです。
そう考えると、tanの値が負の数になる鈍角の方を採用するよりは、鋭角の方を選ぶ方が自然ではないかと思います。

繰り返しますが、鈍角の方で角度を評価して、tan値を、－44.1/20=－2.2 としても、（題意に反しているわけではないという点では）正解です。
ただ、解答に－2.2と書くと、却って、「なんで、わざわざ負の数になるような角度を選んだんだろう？」と訝られるかも知れませんよ。

この回答へのお礼

おかげさまで完璧に理解できました。


ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2012/05/03 12:25

No.3 回答者： Quarks 回答日時： 2012/04/23 09:43

添付図のように、投げ出された小球は運動します。

（地上にいる観察者から見た状況です。）

投げ出された瞬間、小球は、ゴンドラの速度 4.9 [m/s] で上向きに進むと同時に、水平方向に投げられた速度 20[m/s] で、水平方向にも進みます。これらの合成速度が、地上から見た初速度ｖ0です。
三平方の定理を使って
ｖ0^2=4.9^2＋20^2
∴ｖ0=…[m/s]

５秒後に地面に戻りました。鉛直方向だけに着目します（鉛直投げ上げ運動と考えることができます）。
小球は、地面からの高さh[m]の所（添付図のゴンドラの所）から4.9[m/s]で上向きに投げ出され、５[s]後に地面に戻りました。
小球の位置ｙは、公式から
ｙ＝4.9・t－(1/2)ｇ・t^2
＝4.9・5－4.9・5^2
=－24.5＝－25[m]
－が付いているのは、出発点（ゴンドラ）よりも「下」という意味ですから、図から判断して
投げ出されたところの高さは…[m/s]

飛行中、小球は水平方向には力を受けていませんから、慣性の法則から、水平方向に限って見れば、ずっと同じ速度 20[m/s] を保っています。飛行時間は５[s]でしたから、この間に進む、水平方向の飛距離は
20[m/s]・5[s]＝…[m]

地面に着いたとき、小球は斜め方向に地面にぶつかっています。添付図のθが求めるべき角度です。
地面に着いたときの、鉛直方向の速度は、鉛直投げ上げの公式から
ｖy=4.9－ｇ・t
＝4.9－9.8・5
=-44.1[m/s]
－は下向きという意味です。
添付図から
tanθ=|ｖy|／|ｖx|
という関係が認められますから
tanθ=44.1/20=…

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

添付図までご親切にありがとうございます。

Quarksさんのご回答を拝見させていただきながら、疑問に思ったところが一つあります。

問題文の「着地するときの小球の速度が水平となす角の大きさをθとする」というのは、速度ベクトルと地面のなす角ということだから、添付図のθとも意味がとれのは分かるのですが、１８０°－θでも意味がとれそうです。

実際のところどうなんでしょうか？

宜しければご回答宜しくお願いします。

お礼日時：2012/04/23 23:51

No.2 回答者： RTO 回答日時： 2012/04/23 06:51

ああ、こういうことかな。

「着地するときの小球の速度が」これがわからないのか。


こう解釈すればよろし
「着地するときの小球の進む向きが」

物理の問題では速度とは　単純に速さだけではなく「速さと速度ベクトルを持ったモノ」として速さとは区別して扱います

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

はい、「着地するときの小球の速度が」が分かりません。

＞「着地するときの小球の進む向きが」

そう解釈すればいいんですね。

その上で考えてみたんですが、もしかして「着地するとき」というのは「着地した瞬間で、まだ小球に地面と衝突したことによる衝撃を一切受けていない状態」ということなんでしょうか？

だから、速さと速度ベクトルを持ったモノとして小球を扱うことが出来るということでしょうか。

宜しければご回答を宜しくお願いします。

お礼日時：2012/04/23 23:30

No.1 回答者： RTO 回答日時： 2012/04/23 06:39

なにが　どのようにわからないのですか？

要するにもなにも設問だけで問題文として完成していますが。

上昇中の気球から真横に球を放り投げただけのことですが？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2012/04/23 23:17