【ドローン検定対策】3分でわかる!自由落下の問題の解き方




自由落下の問題の解き方をマスターしたい!

ドローン検定3級には4級に出てこなかった「基礎力学の問題」がでできます。

 

中でも鍵になってくるのが

自由落下の問題

です。

自由落下とは、

ある物体を初速度ゼロで「ある高さ」から落とした時の運動のこと

ですね。

 

身近な具体例でいうと、ボールを静かにパッと手から離した時の運動ですね。

 

自由落下を理解しておくと、ドローンが操作不能になって落下するときの挙動を予測できるので、ドローン操作能力の向上につながるわけです。

今日はこの自由落下の問題の解説していきたいと思います。

 

地球上のすべての物体には重力加速度が加わる

自由落下の問題を解く前に知っておきたいのが、

重力加速度

という概念です。

地球上に存在している全ての物体には「重力加速度」という加速度が働いています。

 

これは簡単に言ってしまえば「重力」のこと。

地球から受ける万有引力の法則の力で、地球上にある全ての物体には、地球側に引っ張ろうとする力が発生しているのです。

 

物体の重さにかかわらず、

9.8 m/s²

という重力加速度が全ての物体にかかっています。

軽いピンポン玉だろうが、重たいボーリングの玉も、同じ加速度(重力加速度)がかかっていることを認識しておきましょう。

 

 

ドローン検定3級に出てきやすい自由落下の問題の解き方

それを踏まえた上で、自由落下の問題を解いてきましょう。

例えば次のような問題になります。

 

490mのビルの上から5kgのボールを落とした場合、地面に落ちるまでの時間を求めなさい

 

この自由落下の問題は前回まで勉強してきた基礎力学の問題で言う、

等加速度運動の移動距離を求める問題

と同じですね。

なぜなら、自由落下の問題では「重力加速度」という一定の加速度で物体がどんどん速くなっていく運動だからです。

 

等加速度運動における移動距離は、速度と時間のグラフでいうと、グラフとx軸に挟まれた面積が移動距離になりましたよね?

この三角形の面積(移動距離x)は、加速度a、時間をtとしてやると、

x = 2分の1 a t²

になります。

三角形の面積の求め方は「底辺 × 高さ ÷ 2」でしたね?

 

その加速度aに重力加速度 9.8 m/s² を代入して 時間t を求めてあげれば、自由落下で物体が地面につくまでの時間を計算できることになります。

公式に打ち込んで計算してみると、

490=2分の1×9.8×t²

t = 10 [秒]

になります。

一次方程式の解き方もマスターしておく必要がありますね

 

こんな感じで、自由落下の問題も重力加速度の基本を抑えてしまえばこっちのもの。

是非ドローン検定3級の前には復習してみてください。

 

それでは!

Ken

 




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