鉛直上向きに投げた物体の地面に戻るときの速度の向きと大きさ

物理学の問題において、物体が鉛直方向に投げられた場合、その動きは重力加速度の影響を受けます。質問では、物体が速さ4.9m/sで鉛直上向きに投げられ、地面に戻る時の速度が求められています。ここでは、物体の動きを分析し、地面に戻ったときの速度を求める方法を解説します。

1. 物体の上昇と下降

物体が上向きに投げられると、重力の影響で次第に速さが減少します。上昇しきった後、物体は最も高い点で速さが0m/sとなり、そこから再び下降を始めます。降下する過程では、重力加速度により速さが増加します。

2. 上昇と下降の時間の計算

物体が上昇する過程での時間を計算するには、次の式を使います：
v = u – g * t (u: 初速, v: 最終速度, g: 重力加速度, t: 時間)。ここで、u = 4.9m/s, v = 0m/s, g = 9.8m/s²を代入して時間を求めると、物体が上昇する時間は0.5秒となります。物体が地面に戻る時間も同じく0.5秒かかります。

3. 地面に戻ったときの速度の向きと大きさ

物体が地面に戻るとき、上昇したときと同じ速さで降下してきます。したがって、地面に戻る瞬間の速さは上昇時と同じ4.9m/sですが、向きは下向きになります。速さの大きさは変わらず、4.9m/sとなります。

4. まとめ

物体が鉛直上向きに速さ4.9m/sで投げられ、地面に戻るとき、その速さは4.9m/sであり、向きは下向きになります。上昇と下降の間にかかる時間は等しく、物体は重力加速度によって速度が変化します。物理学の問題では、このように運動の方向や速さを適切に理解することが重要です。