[C.1] 自由落下と水平投射:空気抵抗が無視できる場合
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同じの高さからの自由落下と水平投射による
運動(水平方向に初速度を与える運動)を,空気の抵抗力が無視できるとして比較する.
ここでは,高さ 100m から水平方向に初速度 v0 = 10[m/s] で投射した運動と自由落下
のシミュレーションを動画で表している.
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画像上にマウスポインタを置くと,動画が始まる.はずすと初期画面にもどる.
t = ... の数字は運動し始めてからの経過時間(単位は秒)を示す.
100m の高さからの自由落下と水平投射の比較
水平投射の初速度 v0 = ( vx,vy ) = (10,0) [m/s] 水平方向 x [m],鉛直方向 y [m],時間 t [s] |
100m の高さからの自由落下と水平投射の比較 1秒経過ごとの画面を動画で表示 |
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左の動画と右の1秒経過ごとの画面から読み取れるように,自由落下と
水平投射の両方の運動において,鉛直下方へは同じように落下し,同時に地面に到達している.これらはいずれも
鉛直下向きの重力による落下運動であり,時刻 t [s] での落下距離
はどちらも (1/2)gt2 [m] で与えられる.
水平投射された物体では,初速度として与えられた 10m/s の水平方向の速度成分は変化していない.
すなわち,水平投射による運動は,水平方向の等速度運動と鉛直方向の自由落下を合成した運動と考えられる.

100m の高さから水平方向に 10m/s の初速度で投射したときに,地面に達するまで
にかかる時間と落下点までの水平距離を上記の式を使って計算で求め,シミュレーションの水平投射の場合と比較せよ.

同じ高さから水平方向に 20m/s の初速度で投射したときの,地面に達するまでに
かかる時間と落下点までの水平距離はどうなるか.
[C.1] の終