物理の問題です。解き方を教えてくださいm(__)m

質問

物理の問題です。解き方を教えてくださいm(__)m
1．地上からの高さ29.4m/sから、初速4.9m/sで投げおろした物体について・・・
　(1)１秒後の速さ。
　(2)物体が地上に達するまでの時間は何秒？
　(3)物体が地上に達した時の速さは？
2．小球を地上からの初速度19.6m/sで鉛直に投げ上げた。重力の速度を9.8m/sとして・・・
　(1)最高点の速さは0になる。最高点までの時間は何秒？
　(2)最高点の高さは？
　(3)再び地上に戻ってくるのは何秒後？
　(4)再び地上に戻ってきた時の速さは？

よろしくお願いしますm(__)m

回答No.2

pc_knight · ベストアンサー

子供とテスト勉強のために一緒に勉強して下さる親御さん、何ともありがたいことです。
この問題を解くためには、加速度が何たるものからの説明が必要のようです。
加速度の説明のため、自動車の発進の場合を考えてみましょう。
停止していた自動車（当然、秒速はゼロ）が走り始め、２秒（２ｓｅｃ）後に秒速１０ｍ（１０ｍ／ｓｅｃ）＝時速３６ｋｍ（＝３６ｋｍ／Ｈ）になったとします。
この時、２秒間で速度がゼロｍ／ｓｅｃから１０ｍ／ｓｅｃに増えたことになるので、１秒間あたりの速度増加は１０÷２＝５ｍ／sec２乗（ｍ／ｓ＾２）となります。
これが加速度です。

＜説明１＞加速度と速度の関係
初速度Ｖ0(m／ｓ)、加速度α（ｍ／ｓ＾２）の運動物体の時刻ｔ（ｓｅｃ）における速度Ｖ（ｔ）は、加速度の定義から
Ｖ（ｔ）＝Ｖ0＋αｔ（ｍ／ｓ）・・・・式（１）
となります。

＜説明２＞速度と運動距離の関係
（１）一定の速度で運動している物体の場合は、進んだ距離は速度Ｖ（ｍ／ｓ）×運動時間ｔ（ｓ）であり次の（２）式であらわされます。
Ｓ（ｍ）＝Ｖ0・ｔ　　　（２）式　→　添付の図の左図の青色の面積
（２）次に、初速Ｖ0で、加速度がαで運動している場合の進んだ距離は、添付の図の右図の青色の面積＋黄色の面積となり、（３）式で表せる。
Ｓ（ｍ）＝Ｖ0・ｔ＋（１／２）×α・ｔ＾２・・・（３）式
もし数学で積分を学習済でしたら（３）式は０からｔまでの定積分∫Ｖ（ｔ）ｄｔ＝∫（Ｖ0＋αｔ）ｄｔ
から求めるられるが、積分を未学習でしたら添付図の面積が物体の進んだ距離を表していると納得されたい。

問題１の回答
（１） １秒後の速さ：１４．７（ｍ／ｓ）
重力の加速度が９．８ｍ／ｓ＾２であるから、（１）式により
Ｖ＝４．９＋９．８×１＝１４．７（ｍ／ｓ）
（２） 物体が地上に達するまでの時間：２秒
（３）式を用い
２９．４＝４．９ｔ+（１／２）×９．８ｔ＾２
両辺を４．９で割ると
６＝ｔ+ｔ＾２
ｔ＾２＋ｔ－６＝０　→　（ｔ－２）（ｔ＋３）＝０
二次方程式の解は、ｔ＝２とｔ＝－３であるが、ｔは負数ではなく正数であるべきだから、ｔ＝２を採用する。
（３） 物体が地上に達した時の速さ：２４．５（ｍ／ｓ）
地上に達するのは前問の答えにより２秒後であるから（１）式により
Ｖ＝４．９＋９．８×2＝２４．５（ｍ／ｓ）
問題２の回答
（１） 最高点までの時間：２秒
（１） 式を使い
０＝１９．６－９．８ｔ（初速度は、重力の加速度に）
∴ｔ＝２
（２）最高点の高さ：１９．６（ｍ）
（３）式から
ｓ＝１９．６ｔ+（１／２）×（－９．８）×ｔ＾２・・・（４）式
となる。ここで（－９．８）としたのは、重力が直に投げ上げた初速度と反対方向に働くことによる。
（４）式のｔに解答（１）のｔ＝２を代入し、ｓ＝１９．６（ｍ）となる。
（３）再び地上に戻ってくるのは何秒後？：４秒後
最高点に達するまでの時間（ｔ１）＋最高点から地上に達するまでの時間（ｔ２）
ｔ１は設問（１）で計算済：２秒
ｔ２は式（３）でＳ（ｍ）＝Ｖ0・ｔ＋（１／２）×α・ｔ＾２
最高点での初速度Ｖ0＝ゼロであるから、（３）式の第１項はゼロ、
最高点の高さ＝１９．６（ｍ）から（３）式は
（１／２）×９．８×ｔ２＾２＝１９．６となり
∴ｔ２＝２
ｔ１＋ｔ２＝４
（４） 再び地上に戻ってきた時の速さ：１９．６（ｍ／ｓ）
（１）式　Ｖ（ｔ）＝Ｖ0＋αｔ（ｍ／ｓ）にＶ0＝０、α＝９．８、ｔ＝２（＝ｔ２）
を代入

回答No.1

pc_knight

丸投げの質問ですね。
閲覧者が１７名に達するにも関わらず、回答がつかないですね。
丸投げは誰もが嫌いなのではないでしょうか。

この物理の問題は、物体の運動の基礎中の基礎です。解き方は、教科書の中にあり。
教科書のどの記述まで解るのかを示して質問して欲しいです。
質問者の知識レベルが分からないと、どの範囲まで詳しい説明が必要なのか判断がつかないので・・・。

自力で解決するなら「等加速度直線運動」をキーワードにネット検索したら良いでしょう。
参考までに計算結果の一部のみ教えます。
１．（２）　２秒
２．（１）　２秒

参考URL：

http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/3-1-0-0/3-1-1-3toukasokudo_hu.html

お礼

すみませんm(__)m
初めての質問で、他の方が質問されている要領で書いてみました。
出来の悪い子供とテスト勉強のために一緒に勉強していたのですが、
高校大学時代物理を専攻していない年配の文系頭の私には、教科書を見てもさっぱりわかりません。
公式にどのように当てはめていいのか・・・
事前に等加速度直線運動をキーワードにネット検索もしてみました・・・、
丸なげと思われるような質問ですみません。
ありがとうございました。