力と運動 – セッション 2

スピード。加速。等加速度。不均一な加速度。

速度とは、ある場所から別の場所までどれだけ速く移動できるかということです。あなたと友達が公園で自転車に乗っているところを想像してください。本当に速くペダルをこぐと、自転車は速く動きます。その結果、より短い時間でより長い距離を移動できるようになります。それはあなたの速度が速いことを意味します。一方、ゆっくりペダルを踏むと、自転車はよりゆっくりと動きます。その結果、同じ距離を移動するのにかかる時間が長くなります。つまり速度が遅いということです。

速度は単位時間あたりに移動する距離として定義されます。これを理解するために例を見てみましょう。時速 60 キロメートルで走っている車を見たとします。つまり、1時間で60キロメートルの距離を走行できるということです。あなたが自転車に乗っているとしましょう。速度をどのように測定しますか?。速度を計算する式を理解しましょう。

自転車に乗ってA地点からB地点まで移動していると想像してください。速度を計算するには、2 つのことを知っておく必要があります。まず、自転車が走行する距離です。 2番目は、自転車がその距離を走るのにかかった時間です。したがって、速度を計算するには、距離と時間という 2 つのことを知っておく必要があります。その後、距離を時間で割ります。

地点 A と地点 B の間の距離が 100 メートルであるとします。この距離を20秒で走りました。どうやって時間を測ったか教えていただけますか？。もちろん、腕時計やストップウォッチを使ってそれを行いました。

次のステップは距離を時間で割ることです。答えは秒速5メートルです。あなたの自転車の速度は毎秒5メートルです。毎秒 5 メートルは、毎秒 5 メートルの距離を進むことを意味します。では、自転車でより速く漕ぎ始めたとしましょう。 100メートルの距離を走るのに5秒かかりました。今の速度はどれくらいかわかりますか？。

通常、速度はメートル/秒またはキロメートル/時で測定されます。速度は時速マイルで測定することもできます。時間と秒は時間の単位です。一方、メートル、キロメートル、マイルは距離の単位です。

加速度とは、時間の経過に伴う速度の変化率です。自転車に乗っているところを想像してください。ペダルをこぎ始めて、停止状態から動き出すと、加速していることになります。ペダルを踏み始めると速度が遅くなるためです。徐々に速度が上がります。加速とは、何かの速度が時間の経過とともにどのように変化するかに関するものです。

例を使ってこれを理解してみましょう。最初は自転車に乗って毎秒 50 メートルの速度でポイント A からポイント B に移動しているとします。しばらくすると、ペダルを強くこぎ始めます。速度が毎秒 80 メートルに上昇したとします。速度が変化しているため、加速していると言えます。しかし、加速している正確な速度をどうやって計算できるのでしょうか?。

加速度を測定するには、速度の変化を合計所要時間で割ります。速度の変化は、最終速度から初期速度を減算することによって測定されます。初速度は毎秒50メートルです。最終速度は秒速80メートルです。速度の変化は毎秒30メートルです。次に、この速度の変化を、自転車が初期速度から最終速度まで加速するのにかかった時間で割ります。初期速度から最終速度まで加速するのに 20 秒かかったとします。計算された加速度は 1.5m/s²。

加速は 2 つの方法で発生します。スピードを上げることも、下げることもできます。したがって、自転車に乗っていて、より速く走りたい場合には、より強くペダルをこぐことになります。どんどん速く走れば加速します。しかし、停止したい場合はブレーキを踏む必要があります。バイクは停止するまで減速します。これも加速ですが、方向は逆です。

速度と加速度を理解することの利点は何でしょうか?。速度と加速を理解することは、道路上のドライバーが適切な速度と制動距離を判断するのに役立ちます。これにより、より安全で効率的な旅行が可能になります。エンジニアは、車両、機械、構造物を設計するときに速度と加速度の計算を使用します。これらの計算により、すべてが安全な範囲内で動作し、最適に機能することが保証されます。

等加速度とは、物体の速度が一定の時間間隔で同じ量だけ変化することです。これは、物体が一定の割合で速くなったり遅くなったりすることを意味します。バスに乗っているところを想像してください。バスの運転手は、バスを前進させるためにゆっくりとアクセルペダルを踏みます。バスが動き出すと、一定速度で加速します。つまり、毎秒同じ速度で速くなるということです。

バスが毎秒時速 5 マイルずつ速く走っているとします。最初の 1 秒後、速度は時速 5 マイルになります。 2秒後には時速10マイルの速度で移動します。 3 秒後には時速 15 マイルの速度で進みます。速度は毎秒同じ時速 5 マイルずつ増加します。それは等加速度です。

不等加速度とは、物体の速度が等間隔で異なる量だけ変化することです。それは丘や坂のあるでこぼこ道を自転車で走っているときのような感じです。時にはペダルを速く漕ぐこともあり、速度が急激に変化します。他の場合には、ペダルをゆっくり漕ぐと、速度の変化もゆっくりになります。自転車の速度は毎秒ごとに異なる量で変化します。

道路を走るバスを例に取って理解してみましょう。あなたがバスに座っているとします。今回は道路に渋滞が発生しています。バスの速度は一瞬にして毎秒10マイル増加するかもしれません。次の瞬間には、時速がさらに 10 マイル増加して、時速 20 マイルに達する可能性があります。バスの速度が一定に増加していないことがわかります。不規則に増加したり減少したりしています。このタイプの加速は非等加速と呼ばれます。

力と運動 – セッション 3

力と運動 – セッション 2

スピード。 加速。 等加速度。 不均一な加速度。

スピード。加速。等加速度。不均一な加速度。