物理クイズ1

0.1 走る迷犬

自転車に乗ったミーシャとティーシャが、距離 L だけ離れた地点から同時に、お互いに向かって全速力で走り出した。2人が走り出した瞬間、2人によくなついた飼犬が、ミーシャのいる地点から、ティーシャに向かってまつしぐらに駆け出した。犬がティーシャのところに着くと同時に、ティーシャがポンと頭を触ってやると、その瞬間に、犬は方向転換してミーシャに向かって駆け出した。そして、ミーシャが頭を触ると、またティーシャに向かって駆けてゆく、ということを、2人がぶつかるまで続けた。この愛すべき迷犬は、いつたいどれだけの距離を走ったであろうか。ミーシャとティーシャの自転車の速さは、それぞれ、V 1V 2で犬の速さは V とする。また、この犬は、一瞬にして方向転換できるものとする(この犬ならできる!)。(出典:『ミンスクのニワトリ』)

0.2 どちらが早くつ着く?

まったく同じボールが2つあり、それぞれが図のように A 地点から右に向かって移動する。動き始めの速度は上下のボールで変わらないとすれば、B 地点にはどちらのボールが先に着くだろうか?(出典:『ミンスクのニワトリ』)

0.3 2つのボール

ここに、内部が空洞になっていて、大きさも重さもまったく等しい、2つの球がある。一方はアルミニウム、他方は銅でできている。2つの球は同じ色に塗られ、外見では区別がつかない。塗料をはがさず、実験装置も使わずに、それぞれの球の材質を見分ける簡単な方法を考えてほしい。(出典:『ミンスクのニワトリ』)

0.4 びっくり箱

びっくり箱のふたをさっと開けると、人形が飛び出してくる。これは、人形と箱の底の間にばねがあるからだ。では、ふたを開けたときに、人形と箱の両方が飛び上がるようにするには、どれだけの力で人形を押し込まなければならないのだろうか?人形と箱の質量はわかっているとし、ばね(典型的な線形バネ)の質量は無視できるものとする。(出典:『ミンスクのニワトリ』)

0.5 ビリヤード

縦の長さα、横の長さ2αのビリヤード台で、横サイドすなわち長辺の中点からボールを突く。長辺に対してある角度でボールを突けば、ボールは元の位置に戻ってくる。このときの角度 Φ を求めてほしい。なお、ボールと台枠の衝突は、弾性衝突(エネルギー損失がない)とする。また、台にポケットはないものとする。(出典:『ミンスクのニワトリ』)

0.6 そり遊び

ワーニャは雪の積もった屋外で、そり遊びをしている。丘の上まで登り、そりで滑り降りてくる。ワ一二ャは1回の滑降時間をもっと長くしようと、高い丘から滑ってみた。しかし、滑降時聞が長くなったようには感じられなかった。丘の高さが4倍になれば、滑降時間も4倍になるだろうと期待したのに。この丘の斜面は平坦ではないが、形はこれまでの丘と似ている。さて、滑降時聞はどれだけ長くなったのだろうか?空気の抵抗は無視でき、雪とそりの間の摩擦は、速度に依存しないものとする。(出典:『ミンスクのニワトリ』)

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