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高校物理の最初の山場です! この範囲で出てくる3つの公式は高校物理では 3年間使用する大切なものです 導出の仕方を含め、しっかり理解しておきましょう! スライド 参照 学研プラス 秘伝の物理講義 [力学・波動] 公式は「未来予知」!! にゅーとん 同じ「加速度」で「真っ直ぐ」進む運動 「等加速度直線運動」について考えるで〜 でし 「一定のペース」でだんだん速くなる運動 または 「一定のペース」でだんだん遅くなる運動 ですね! 同じ「速度」で「真っ直ぐ」進む運動は 何か覚えてるか〜? でし 「等速直線運動」ですね! せやな! 等加速度直線運動公式 意味. 等速直線運動には 「x=vt」という公式が出てきたね 等加速度直線運動にも 公式が出てくるねんけど そもそもなぜ公式が必要なのか… ずばり! 未来予知や!!! 10秒後、1時間後、100時間後の 位置、速度をすぐに計算することができる これはまさしく未来予知よ! では具体的に「等加速度直線運動」の 3つの公式を導くで〜 時刻0秒のときの速度を「初速度」と言います その初速度が v0 加速度が a t 秒後に「速度が v」「変位がx」 この状況での等加速度直線運動について考えていきましょう 公式1 時間と速度の関係 1つ目はまだ簡単やで 加速度の定義式を思い出そう! 加速度は「速度の時間変化」やったな〜 ちゃんと考えると Δv=v−v 0 Δt=tー0=t って感じやな これを変形したら終わりやで! 何秒後に速度がいくらになっているかを予測できる式 日本語でいうと (未来の速度)=(初めの速度)+(増えた速度) 公式2 時間と変位の関係 2つ目はちと難しいで v−tグラフを理解ていたら大丈夫や! 公式1をv−tグラフで表すと 切片がv 0 傾き a のグラフが描けるで v−tグラフの面積は「変位」を表しているので その面積を計算すると公式が導けるで〜 何秒後にどれだけ動いたかを予測できる式 v−tグラフの面積から導けることを理解した上で しっかり覚えましょう! 公式3 速度と変位の関係式 最後の式は「おまけ」みたいなもんやねん 公式1と公式2の「子ども」やね! 公式1と公式2から「t」を消去しよう! 公式1より を公式2に代入すると 整理すると となります 公式3 速度と変位の関係 速度が何m/sになるために、 どれだけ動かなければならないかを表す式 公式1と公式2から時間tを消去して導かれます!
まとめ 等加速度直線運動の公式は 丸覚えするのではなく、 導き方を理解しておきましょう! その上で覚えて、問題を解きまくるんや!
0m/s\)の速さで動いていた物体が、一定の加速度\(1. 5m/s^2\)で加速した。 (1)2. 0秒後の物体の速さは何\(m/s\)か。 (2)2. 0秒後までに物体は何\(m\)進むか。 (3)この後、ブレーキをかけて一定の加速度で減速して、\(20m\)進んだ地点で停止した。このときの加速度の向きと大きさを求めよ。 (1)\(v=v_0+at\)より、 \(v=1. 0+1. 5\times 2. 0=4. 0\) したがって、\(4. 0m/s\) (2)\(v^2-v_0^2=2ax\)より、 \(4^2-1^2=2\cdot 1. 5\cdot x\) \(x=5. 0\) したがって、\(5. 0m\) (3)\(v^2-v_0^2=2ax\)より、 \(0^2-4^2=2a\cdot20\) よって、\(a=-0. 【力学｜物理基礎】等加速度直線運動｜物理をわかりやすく. 4\) したがって、運動の向きと逆向きに\(-0. 4m/s^2\) 注意 初速度\(v_0\)と速度\(v\)の値がどの値になるのかを整理してから式を立てましょう。(3)の場合、初速度は\(1. 0m/s\)ではなく\(4. 0m/s\)になるので注意が必要です。 まとめ 初速度\(v_0\)、加速度\(a\)、時刻\(t\)、変位\(x\)とすると、等加速度直線運動において以下の3つの式が成り立ちます。 \(v=v_0+at\) \(x=v_ot+\frac{1}{2}at^2\) \(v^2-v_0^2=2ax\) というわけで、この記事の内容はここまでです。何か参考になる情報があれば嬉しいです。 最後までお読みいただき、ありがとうございました。
前回の記事で説明したのと同様ですが「加速度グラフの増加面積=速度の変動」という関係にあります。実際のシミュレーターの例で確認してみましょう! 以下、初速=10, 加速度=5での例になります。 ↓例えば6秒経過後には加速度グラフは↓のように5×6=30の面積になっています。 そして↓がそのときの速度です。初速が10m/sから、40m/sに加速していますね。その差は30です。 加速度グラフが描いた面積分、速度が加速している事がわかりますね ! 重要ポイント3:速度グラフの増加面積=位置の変動 これは、前回の記事で説明した法則になります。等加速度運動時も、同様に 「速度グラフの増加面積=位置の変動」 という関係が成り立ちます。 初速=10, 加速度=5でt=6のときを考えてみます。 速度グラフの面積は↓のようになります。今回の場合加速しているので、台形のような形になります。台形の公式から、面積を計算すると、\(\frac{(10+40)*6}{2}\)=150となります。 このときの位置を確認してみると、、、、ちょうど150mの位置にありますね!シミュレーターからも 「速度グラフの増加面積=位置の変動」 となっている事が分かります! 台形の公式から、等加速度運動時の位置の公式を求めてみる! 上記の通り、 「速度グラフの増加面積=位置の変動」 の関係にあります。そして、等加速度運動時には速度は直線的に伸びるため↓のようなグラフになります。 ちょうど台形になっていますね。ですので、 この台形の面積さえわかれば、位置(変位)が計算出来るのです! 等 加速度 直線 運動 公式ブ. 台形の左側の辺は「初速\(v_0\)」と一致しているはずであり、右側の辺は「時刻tの速度 = \(v_0+t*a_0\)」となっています。ですので、 \(台形の面積 = (左辺 + 右辺)×高さ/2 \) \(= (v_0 + v_0 +t*a_0)*t/2\) \(= v_0 + \frac{1}{2}a_0*t^2 \) となります。これはt=0からの移動距離であるため、初期位置\(x_0\)を足すことで \( x \displaystyle = x_0 + v_0*t + \frac{1}{2}a_0*t^2 \) と位置が求められます。これは↑で紹介した等加速度運動の公式になります!このように、速度の面積から計算すると、この公式が導けるのです!