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等速直線運動とは何か?

物体の速度が一定で、直線運動をしていることを「等速直線運動」という。ニュートンの運動の第1法則は「慣性の法則」であるが、この中に等速直線運動が出てくる。
 
「物体に外力が加わらなければ、運動している物体は等速直線運動を続ける。静止している物体はいつまでも静止状態を続ける。」

どのような場合が等速直線運動であろうか?よく例としてあげられるのは、人が摩擦の少ない、氷の上をスケートですべる場合で、このときはなかなか止まらず等速直線運動に近い動きをする。

またエアーホッケーではパックと台の間に空気の層があり、摩擦が少なくなるので等速直線運動に近い動きをする。また、一定のスピードで移動する自動車も等速直線運動をしている。

物体のの速度が Vo、時間を t とすると、速度 V は次のように表される。

   V = Vo  (速度は時間 t にかかわらず一定)

また、進む距離 x は次のように表せる。

   x = Vot 

等加速度直線運動とは何か?
物体が一直線上を一定の加速度で運動するとき、この運動を「等加速度直線運動」と言う。物体に働く力が一定であるときに、物体は等加速度運動を行う。

等加速度とはどんな運動で観察されるのであろうか?一定の力がはたらく運動であるから、一定のエンジンの力で速度を上げる自動車や一定のロケットエンジンの力で、上昇を続けるロケットなどであろうか。

落下運動は、地球と物体が引き合って近づいていく様子を地上でみたとき、あたかも物体に一定方向の一様な力が働いて落ちていくかのように見える現象である。

これは、ほぼ等加速度運動である。(厳密には、地球に近づくほど重力は強くなるので加速度は上がる) またこのとき、位置エネルギーは運動エネルギーへ転換している。

加速度を a、時間を t、初速度を Vo とすると、速度 V は次のように表せる。

   V = Vo + at

距離を x とすると次のように表せる。

   x = Vot +1/2 at2   
 
   V2 − Vo2 = 2ax

物体の運動と移動距離
「等速直線運動」と「等加速度直線運動」の移動距離 x は、縦軸を V、横軸を時間 t としたときの、速度「V=Vo」「V=Vo+at」のグラフの下部の面積になる。(上の図参照)
 

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