ボールを投げる人

質量 $50 kg$ の人が，水平で滑らかな氷の上に静止している．この人が，質量 $1.0 kg$ のボールを，東向き（水平面と平行）に速さ $12 m/s$ で投げた．ここで，空気の影響は無視できるものとし，人にはたらく鉛直方向の力は常に釣り合っているものとする．東向きを正の向きとした場合，投げた直後の人の速度を求めよ．

解答

$- 0.24 m/s$ （西向きに $0.24 m/s$ ）

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解説

人と物体にはたらく力の水平方向成分は，人が物体を投げる時に生じる力によるもののみである．人と物体からなる系を考えると，水平方向には外力がはたらかないことから，この系の水平方向の運動量は保存される．投げた直後の人の速度を $v [m/s]$ とすると，運動量保存の法則より，

$50 \times 0 + 1.0 \times 0 = 50 v + 1.0 \times 12$

$v = - \frac{12}{50} = - 0.24 m/s$

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学生スタッフ作成

2020年10月24日

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$金沢工業大学$

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