国語問題として物理を考える

　2022年度から、高等学校の必修「国語」に選択必修科目「論理国語」が登場します。そのための演習例題を作ってみました。以下、ご参考まで。

◆下記の説明を読み、最下段の問いに答えなさい。

　二つの物体、例えば1㎏の鉄球と１枚の桜の花びらを、日中、無風状態のタイミングで、地上50ｍから同時に落とします。するとどちらが先に地上に到着するでしょうか。

　それは鉄球となります。

しかし、１ｔの鉄球と1㎏の鉄球を同時に落とすと、地上に同時に到着します。

　物理学では、任意の高さから物体を落下させることを「自由落下 free fall」と表現します。それを数式で表現したものが下記です。

　落下した距離を「ｙ」m、落下した時間を「ｔ」秒、とします 。

y = 1/2× 9.8 × t2乗

（ただし、9.8は、重力加速度の定数。単位は、[m/秒]/秒。意味は、毎秒どのくらいの割合で、速度[m/秒]が速くなるのか、ということ。具体的には、１秒間に秒速9.8mずつ速度が増す、ということ。速度が1秒後→秒速9.8m、２秒後→秒速19.6m、３秒後→秒速29.4m、t秒後→秒速[ 9.8×t ]m、と、段々と速くなることを意味している。）

経過した秒数と、落下した距離をグラフにあらわすと、下のようなります。

問１．なぜ、１ｔの鉄球と1㎏の鉄球は同時に地上に到達するのでしょうか。上記の解説にもとづいて説明しなさい。

問２．問1の答案にもとづいて、なぜ、1㎏の鉄球と１枚の桜の花びらの落下の場合、1㎏の鉄球が先に地上に到着すると考えられるか、「空気」「抵抗」の言葉を入れて説明しなさい

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