物理基礎｜運動の表し方（3）落体の運動

落ちる物体は、1 秒に 9.8 m/s ずつ速くなる

この教材のために作ったオリジナル問題です。

答えを選ぶと、正解とわけが出ます。図の問題は、答えたあとに図が動いて確かめられます。

問1選んで答える

静かに落とした球の、3.0 秒後の速さは？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：29.4 m/s

v ＝ gt ＝ 9.8 × 3.0 ＝ 29.4 m/s。

問2選んで答える

静かに落とした球が 2.0 秒間に落ちる距離は？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：19.6 m

y ＝ ½gt² ＝ ½ × 9.8 × 2.0² ＝ 19.6 m。v–tグラフの三角形の面積（½ × 2.0 s × 19.6 m/s）と同じ。「速さ × 時間」にしない。

問3選んで答える

空気抵抗がないとき、質量 2 kg の鉄球と 1 kg の鉄球を同じ高さから同時に落とすと？

答えと解説

正解：同時に着地する

落体の加速度 g は質量によらない。空気抵抗がなければ、重い物も軽い物も同時に着地する。

問4選んで答える

球を初速度 19.6 m/s で真上に投げ上げた。最高点に達するまでの時間と、最高点の高さは？（g ＝ 9.8 m/s²）

答えと解説

正解：2.0 s、19.6 m

最高点は v ＝ 0：0 ＝ 19.6 − 9.8t より t ＝ 2.0 s。高さ y ＝ 19.6 × 2.0 − ½ × 9.8 × 2.0² ＝ 39.2 − 19.6 ＝ 19.6 m。

問5考えてから見る

投げ上げた球が最高点にあるとき、速度と加速度はそれぞれどうなっているか説明しよう。

答えと解説

速度は 0（一瞬止まる）。加速度は 0 ではなく、下向きに g ＝ 9.8 m/s² のまま。重力は最高点でもはたらき続けているので、次の瞬間には下向きに動き出す。

自分の答えに、次のことが入っていたかくらべてみよう