💡 ヒント:基本問題28 鉛直投げ上げ(気球からの落下)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

上昇中の気球から物体を「離す」と、物体は気球と同じ速度(上向き)で飛び出します。地上から見ると、これは初速度 \(v_0\)(上向き)の鉛直投げ上げと同じです。

離した瞬間の高さは気球の位置 \(h\) なので、地上に着く時刻は「上向きに投げ上げた物体が \(y = -h\)(基準を離した位置)に達するまでの時間」。

✏️ 求めるもの

離してから物体が地上に達するまでの時間 \(t\)。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 原点と正の向きを決める:離した位置を原点、上向きを正に
  2. 初速度を確定:気球と同じ速度で上向きに飛び出す(\(v_0 > 0\))
  3. 地上の方程式:\(-H = v_0 t - \tfrac{1}{2} g t^2\) を解く(2 次方程式)
  4. 正の解を選ぶ:\(t > 0\) を採用
注意

「気球から離す」を「初速度 0 で落下」と勘違いしないこと。気球と一緒に動いていた物体は、離した瞬間の気球の速度を持って動き出す。慣性の法則を意識しよう。