自由落下
着眼点初速度0、加速度 g の等加速度運動。下向きを正にすると3公式の v_0=0,\ a=g にするだけ。
v=gt,\quad y=\frac12gt^2,\quad v^2=2gy
使う場面: 静かに手を放す、糸を切る、など「初速度0で落ちる」とき。質量によらず同じ運動になる(空気抵抗を無視)。
例題
1
物体を静かに放した。3.0\ \mathrm{s} 後の速さと落下距離を求めよ。重力加速度の大きさを g=9.8\ \mathrm{m/s^2} とする。
解答
v=9.8\times3.0=29.4、y=\frac12\times9.8\times3.0^2=44.1
速さ 29\ \mathrm{m/s}、落下距離 44\ \mathrm{m}
速さ 29\ \mathrm{m/s}、落下距離 44\ \mathrm{m}
2
高さ 19.6\ \mathrm{m} から物体を静かに放した。地面に達するまでの時間と、そのときの速さを求めよ。g=9.8\ \mathrm{m/s^2} とする。
解答
19.6=\frac12\times9.8\times t^2 より t^2=4.0、t=2.0\ \mathrm{s}。
v=9.8\times2.0=19.6
2.0\ \mathrm{s}、20\ \mathrm{m/s}(検算: v^2=2gy=2\times9.8\times19.6=384.16、\sqrt{384.16}=19.6)
v=9.8\times2.0=19.6
2.0\ \mathrm{s}、20\ \mathrm{m/s}(検算: v^2=2gy=2\times9.8\times19.6=384.16、\sqrt{384.16}=19.6)
注意問題が g=10\ \mathrm{m/s^2} を指定していたらそちらを使う。答えの有効数字は与えられた数値の桁に合わせる。