ボールを高さ20の位置から45度または30度の角度で発射した時に、ボールが地面に落下するまでの水平距離を計算し、45度と30度どちらの角度で発射した方が水平距離が長いかを判断する。

応用数学力学放物運動水平距離角度物理
2025/6/1

1. 問題の内容

ボールを高さ20の位置から45度または30度の角度で発射した時に、ボールが地面に落下するまでの水平距離を計算し、45度と30度どちらの角度で発射した方が水平距離が長いかを判断する。

2. 解き方の手順

問題文の穴埋め箇所は順にケコ、サ、シス、セ、ソの5箇所。
まず、高さ20の地点から45度の角度でボールを発射した時の水平距離を求める。
次に、高さ20の地点から30度の角度でボールを発射した時の水平距離を求める。
最後に、上記の結果を比較して、どちらの角度で発射した方が水平距離が長いかを判断する。
(1) 45度で発射した場合の水平距離
問題文から、水平方向から45°の方向にボールを発射したとき、ボールが地面に落下するまでの間に進んだ水平距離は「ケコ + サ」とある。したがって、問題文の文脈から、水平距離は初速度と重力加速度に依存すると考えられる。
しかし、初速度や重力加速度の情報は与えられていないため、ここでは具体的な数値での計算はできない。
45度で発射した場合、水平距離をL45L_{45}とすると、L45=ケコ+L_{45} = ケコ + サとなる。
(2) 30度で発射した場合の水平距離
同様に、水平方向から30°の方向にボールを発射したとき、ポールが地面に落下するまでの間に進んだ水平距離は「シス + セ」とある。
30度で発射した場合、水平距離をL30L_{30}とすると、L30=シス+L_{30} = シス + セとなる。
(3) 水平距離の比較
問題文から、水平方向から30°の方向に発射した方が、水平方向から45°の方向に発射するより、ボールが地面に落下するまでの間に進んだ水平距離が短い、または長いかを判断する。
問題文をよく読むと、具体的な数値が与えられていないため、これ以上計算を進めることができない。しかし、一般的に、同じ初速度であれば、45度の角度で発射した方が水平距離が最も長くなる。したがって、ここでは、45度の角度で発射した方が水平距離が長いと推測する。

3. 最終的な答え

ケコ: わからない
サ: わからない
シス: わからない
セ: わからない
ソ: ① ボールを水平方向から45°の方向に発射した方が、水平方向から30の方向に発射するより、ボールが地面に落下するまでの間に進んだ水平距離が長い

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