今回のテーマは「物理学 Part3」
・問題(少し改変してあります)
鉛直な側面を持った水槽が水平な床の上に置かれており
水面の高さは床から1mである
いま側面に小さな穴をあけて水を水平方向に噴出させる
噴流が穴の真下の床上の点から最も遠くに落ちる為には
穴の位置を水面から何cmにすればよいか
また噴流が落ちる点までの距離も求めよ
1970年の東大入試問題との事です。
上の方に穴を開けると地面までの距離は大きくなりますが
穴より上側の水が少ないので水を押し出す力が小さくなり、
下のほうに穴を開けると、水を押し出す力は大きくなりますが、
地面までの距離が小さくなり落下までの時間が稼げません。
という事で、2つのバランスをとった値を
計算式で出していけば良いのですね。
飛び出す水の速度は、上面から穴までの高さをhとした時に√2gh(cm/s)
後は重力加速度g(cm/s^2)に気をつけて
計算していけば簡単に導出できます。
でもこれは現実的ではないのですよね。
投擲する場合には45度の仰角で投げ上げれば
理論上は最も遠くに投げる事が出来るのですが、
実際の槍投げなどでは20度台で投げています。
これは空気抵抗などの影響があるからなのですね。
最後にファインマン物理学の話が出てきましたが
自分も大学で使ったので、懐かしいなーと思っていました。
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