💡 ヒント:曲面からの飛び出しと放物運動

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

なめらかな曲面 A から滑り降りた物体が、テーブルの端 B から水平に飛び出して床に着地する、という2 段階の運動です。前半(A → B)は力学的エネルギー保存、後半(B → 着地)は水平投射

この問題のコツは「区間で運動を切り分ける」こと。A→B はエネルギーで解き、B→着地は等加速度直線運動の公式で解きます。

✏️ 求めるもの

(1) B での速さ \(v_B\)(水平方向)、(2) B から着地まで時間 \(t\)、(3) 着地点までの水平距離 \(x\)。

🔬 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. (段階1) A → B:A は静止、B でエネルギーがすべて運動エネルギーに → \(v_B = \sqrt{2gh_{AB}}\)
  2. (段階2-i) 着地までの時間:鉛直は自由落下 → \(h_{\text{table}} = \dfrac{1}{2}gt^2\) → \(t = \sqrt{2h_{\text{table}}/g}\)
  3. (段階2-ii) 水平到達距離:水平方向は等速 → \(x = v_B \cdot t\)
注意

「A から B に出るまでにテーブルの高さ \(h_{\text{table}}\) も使う」と勘違いしないこと。エネルギー保存に使うのは「A から B」までの高さ差。テーブルの高さは段階 2(投射の落下時間)で別個に登場します。