高校物理 要点・解法ノート
必須

相対速度

着眼点「Aから見たBの速度」は \vec v_B-\vec v_A。見る側(A)を引く。

\vec v_{AB}=\vec v_B-\vec v_A

導出の一言: Aと一緒に動く人には、すべての物体がAの速度ぶん逆向きにずれて見える。

平面ではベクトルの引き算=「\vec v_B と -\vec v_A を足す」と考えると作図しやすい。

例題
1
東向きに 20\ \mathrm{m/s} で走る車Aから、西向きに 15\ \mathrm{m/s} で走る車Bを見ると、どの向きに何 m/s で動いて見えるか。
解答
東向き正: v_{AB}=v_B-v_A=-15-20=-35
西向きに 35\ \mathrm{m/s}
2
無風で鉛直に 5.0\ \mathrm{m/s} で落ちてくる雨を、東向きに 5.0\ \mathrm{m/s} で走る電車の中から見た。雨の速さと向きを求めよ。
解答
雨の速度(下向き 5.0)+電車の逆向きの速度(西向き 5.0)。
大きさ \sqrt{5.0^2+5.0^2}=5.0\sqrt2\fallingdotseq7.1\ \mathrm{m/s}、向きは鉛直から西(電車の後方)へ 45^\circ 傾いた斜め下向き。
7.1\ \mathrm{m/s}、鉛直から後方へ 45^\circ
注意\vec v_A-\vec v_B と逆に引くと向きが反対になる。「見る人を引く」と唱えさせる。
確認問題
1
北向きに 3.0\ \mathrm{m/s} で歩く人から、東向きに 4.0\ \mathrm{m/s} で走る自転車を見たときの速さは。
答え
\sqrt{4.0^2+3.0^2}=5.0\ \mathrm{m/s}(向きは東から南へ傾いた向き)

「平面運動・放物運動・相対速度」の項目

  1. 速度の合成・分解(川を渡る船)必須
  2. 相対速度必須
  3. 動く台から投げた物体差がつく
  4. 水平投射必須
  5. 斜方投射必須
  6. 「最高点は vy=0、着地は y= 地面」で時刻を出す必須
  7. 斜面に落ちる放物運動差がつく
  8. 落ち始めた的に当てる(モンキーハンティング)差がつく
  9. 2物体の最接近距離不要

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