ソクマル高卒認定(物理基礎)

問3 棒高跳びは,運動エネルギーが重力による位置エネルギーに変わることを利用した…

問1 ~問4 に答えよ。 B さんがロープを引く力の大きさは,A さんがロープを引く力の大きさの ア 倍であ る。B さんがロープを引く長さは,A さんがロープを引く長さの2 倍である。このとき,B さんがする仕事は,A さんがする イ 。 ア イ 仕事に等しい 仕事の2 1 倍である 仕事に等しい 仕事の2 倍である
問3 棒高跳びは,運動エネルギーが重力による位置エネルギーに変わることを利用した競技で ある。そのため,棒を長くすればより高く跳べるようになるわけではない。棒の力学的エネ ルギーを無視すると,棒が直立したときに,選手の運動エネルギーがすべて重力による位置 エネルギーになり,選手が最高点に達するような適切な長さの棒が必要である。踏み切る直 前の速さが7 m/s である選手が,適切な長さの棒で跳躍するときの最高点の高さは何m か。 下の1 ~5 のうちから一つ選べ。ただし,重力加速度の大きさを9.8 m/s2 とし,選手の体 の大きさは考えないものとする。

解説

正解は2の2.5 mです。踏み切る直前の運動エネルギーが、すべて重力による位置エネルギーに変わると考えます。2分の1×質量×速さの2乗=質量×重力加速度×高さ とすると両辺から質量が消えるので、高さは 速さの2乗÷(2×重力加速度) で求められます。7×7÷(2×9.8)=49÷19.6=2.5 mとなります。質量が消えるため、選手の体重は答えに影響しません。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00011.htm)を加工して作成

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