💡 ヒント:床との斜めの衝突(投射運動との合成)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

水平投射や斜方投射で飛んできた球が床にぶつかり、そのあと再び飛んで最高点に達する複合問題。床に当たる直前の速度を、自由落下の式や投射の式で求めるのが第1段階。次に、衝突の瞬間に水平はそのまま・垂直だけ \(e\) 倍する処理(例題11)。最後に跳ね返り後の再投射で最高点までを計算する。

3つの段階(落下・衝突・再投射)に分けて整理することで混乱を防げます。

✏️ 求めるもの

(1) 衝突直前と直後の速度成分 \(v_x', v_y'\)
(2) 跳ね返り後に達する最高点の高さ

🔬 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. (1) 衝突直前を計算:水平 \(v_x\) は最初から不変。垂直 \(v_y = \sqrt{2gh}\)
  2. 衝突直後(例題11と同じ):\(v_x' = v_x\)、\(v_y' = e v_y\)(上向きに反転)
  3. (2) 跳ね返り後の最高点:鉛直投げ上げの公式 \(h' = \dfrac{v_y'^2}{2g}\) で計算
  4. 水平方向は無関係:最高点の高さは垂直成分だけで決まる。水平の \(v_x\) は関係ない
注意

水平投射と跳ね返りの問題では「初期の高さ \(h\)」と「跳ね返り後の最高点 \(h'\)」を混同しないこと。\(h' = e^2 h\) なので跳ね返り後は必ず低い。また、跳ね返り後の最高点は床から測った高さで答える。