演習問題

図のように，質量 ${\displaystyle m}$ の人が，静止した質量 ${\displaystyle M}$ のエレベータの中に立っていた．時刻 ${\displaystyle t_0}$ からこのエレベータはロープから鉛直上向きで大きさ ${\displaystyle T}$ の張力を受けて，時刻 ${\displaystyle t_1}$ まで鉛直上向きに等加速度直線運動をした．時刻 ${\displaystyle t_1}$ からエレベータは時刻 ${\displaystyle t_1}$ での速度のまま 等速直線運動をはじめた．ここで，重力加速度の大きさを ${\displaystyle g}$ とし，空気抵抗は無視できるものとする．

図のように，質量 ${\displaystyle m\left[\text{kg}\right]}$ の小球を,地上の原点Oから高さ ${\displaystyle h\left[\text{m}\right]}$ の位置から,鉛直上向きに速さ ${\displaystyle v_0\left[\text{m/s}\right]}$ で投げ上げた.ここで,鉛直上向きを ${\displaystyle y}$ 軸の正の向きとする.ただし，重力加速度の大きさを ${\displaystyle g[{\text{m/s}}^2]}$ として，空気抵抗は無視する．

図のように，質量 ${\displaystyle m\left[\text{kg}\right]}$ の小球を，地上から高さ ${\displaystyle h\left[\text{m}\right]}$ のところから，水平面から角度${\displaystyle \theta }$ の方向に，速さ ${\displaystyle v_0\left[\text{m/s}\right]}$ で斜方投射した．ただし，重力加速度の大きさを ${\displaystyle g[{\text{m/s}}^2]}$ として，空気抵抗は無視する．

地上から ${\displaystyle 3.0\text{m}}$ の高さの位置から，質量 ${\displaystyle m〔\text{kg}〕}$ の羽と質量 ${\displaystyle 100m〔\text{kg}〕}$ の鉄球を同時に落下させた．空気抵抗を無視するとき，次の問いに答えよ．