GSO006 問題3
Problem Statement
ドローンから落とされた物体の運動
問題文
ドローンから落とされた物体の軌道について考察する。
地面で静止しているAさんの後方から、ドローンが地面からの高さ h を一定に保ち、速さ v[m/s] で水平に近づいている。
Aさんとドローンの水平方向の距離がちょうど 10m となった瞬間、Aさんは速さ 7m/s でドローンと同じ向きに一直線に走り出し、同時にドローンはボールを静かに切り離した。
ボールは、切り離された瞬間のドローンの水平速度 v を維持したまま、重力加速度 g のもとで放物運動をする。ボールがAさんにちょうど到達したとき、ボールはAさんの頭部(地面からの高さ l )と同じ位置にあった。
この条件を満たすドローンの速度 v を求めよ。ただし、空気抵抗は無視できるものとする。
制約
- l=1.7m
- h=11.7m
- g=9.8m/s2
入力形式
求めた v[m/s] の値を 10倍した自然数 を入力すること。
Solution
1. 落下時間の算出
ボールが高さ h から l まで落下するのにかかる時間 t[s] を求めます。鉛直方向には初速 0 の自由落下運動をするため、以下の式が成り立ちます。
h−l=21gt2数値を代入すると:
11.7−1.7=21×9.8×t2 10=4.9×t2 t2=49100⟹t=710s2. 水平方向の条件
ボールは水平方向に速さ v、Aさんは速さ 7 で進みます。 ボールがAさんに追いつくためには、時間 t の間に両者の相対速度 (v−7) によって、最初の距離 10m が埋まればよいことになります。
(v−7)×t=10 (v−7)×710=10 v−7=7⟹v=14m/s3. 最終回答
入力形式に従い、14×10=140 となります。
正解:140