2017年明大明治の問題です。
小さな物体を落下させる実験１～６を行いました。空気による摩擦力(まさつりょく)はないものとして，問いに答えなさい。なお，物体を水平に投げ出すと，物体は同じ速さで水平方向に移動するのと同時に，速さを増しながら下向きに落ちていきます。
【実験１】 重さ100ｇと200ｇの小さな物体を静かに落下させました。時間と落下距離の関係を調べたところ，表１，２のようになりました。
【実験２】 重さ100ｇの小さな物体を水平に投げ出しました。水平に投げ出す速さを変えて，時間と水平移動距離，時間と落下距離の関係を調べたところ，表３～５のようになりました。
【実験３】 重さ200ｇの小さな物体を水平に投げ出しました。水平に投げ出す速さを変えて，時間と水平移動距離，時間と落下距離の関係を調べたところ，表６，７のようになりました。
問１ 重さ150ｇの小さな物体を静かに落下させました。１秒後の落下距離は何ｍですか。
問２ 重さ200ｇの小さな物体を水平に秒速15ｍで投げました。１秒後の水平移動距離は何ｍですか。
【実験４】 図１のように，地面からの高さが45ｍのA地点から重さ100ｇの小さな物体を水平に投げ出し，10ｍ離れたＢ地点からも同時に重さ100ｇの小さな物体を静かに落下させました。２つの小さな物体は2.5秒後に衝突しました。
問３ 図１のＡ地点から，物体を秒速何ｍで水平に投げ出しましたか。
【実験５】 図２のような斜面を用意しました。重さ100ｇの小さな物体をＣ地点から水平に投げ出し 40ｍ離れたＤ地点に落下させました。
問４ 物体を図２のＤ地点に落下させるためには，秒速何ｍで水平に投げ出せばよいですか。ただし，ＣＤ：ＤＥ：ＥＣの長さの比を８：７：４として計算しなさい。
【実験６】 図３のように，Ｆ地点から重さ100ｇの小さな物体を，秒速５ｍで矢印の方向に水平に投げ出しました。また同時に，Ｆ地点と同じ高さにあるＧ地点から，重さ200ｇの小さな物体を矢印の方向に秒速15ｍで水平に投げ出しました。
問５ ２つの物体を，地面につく前に空中で衝突させるためには，図３のＦ地点とＧ地点は地面からの高さが何ｍより高い位置にあればよいですか。
【解説と解答】
問１
落下する距離は重さに関わらず一定です。表から1秒間に5m落ちています。
（答え）5m
問２
水平距離は、投げ出す速さ×時間になっています。秒速15mで1秒後ですから、15×1＝15m
（答え）15m
問３
2.5秒で水平に10m進みます。10÷2.5＝4
（答え）秒速4m
問４
斜め40mは水平距離が35mですから、35÷2＝17.5m
（答え）秒速17.5ｍ
問５
水平距離が合計60m移動するので、60÷（5＋15）＝3秒後
3秒後に落下距離は45ｍですから、45m以上であれば、空中で衝突します。
（答え）45m
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