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Physics Senior High

ここはなぜ着色部分の面積が同じだと良いのですか?

例題2 図のように,小球Aはx軸上を正の向きに 5.0m/s の速さで等速直線運動をし,時刻 t=0s に原点Oを通過する。また, 原点Oに あった小球Bは, 時刻 t=0s から等加速度直 線運動を始め,t=10s のとき,工軸の正の向 きに5.0m/s の速さであった。次の問いに答えよ。 (1) A, Bの運動を表す -t グラフをそれぞれ描け。 (2) t=10s での, A, Bの位置をそれぞれ求めよ。 (3) BがAに追いつく時刻と, そのときの位置を求めよ。 t=0s A 5.0m/s 5.0m/s B =10s (1) 等速直線運動, 等加速度直線運動の v-t グラフの特徴に着目する。 (2) Bの位置は, v-t グラフと t軸で囲まれた部分の面積から求められる。または, 加速度を求めた後に,等加速度直線運動の位置を表す式を利用してもよい。 (3) 求める時刻tにおいて, A, Bのv-t グラフとt軸で囲まれた部分の面積が等し くなる。また,A, Bの位置をそれぞれ式で表して考えてもよい。 O 指針 解(1) A, Bのひーtグラフはそれぞれt軸に平行な直線と原点を通る直線である。 (2) t=10s での A, Bの位置をそれぞれ IA, IB として, v-t グラフの面積より、 15 IA=5.0m/s×10s=50 m B [m/s] CB= -×5.0m/s×10 s=25 m 三 0.50t (3) A, Bのひーt グラフと t軸で囲ま れた部分の面積が等しくなる時刻 10 s 5.0 A t-10s' を考える。右図の2つの着色部分の 面積が等しくなればよいので, 20 0 t-10s=10s よって, t=D20s このときの A, Bの位置は, 5.0m/s×20 s=1.0×10° m goa 10 t t(s)

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Physics Senior High

なぜ、この公式ができるのか教えてほしいです。 よくわからないので教えてください

2 等加速度直線運動 斜面を転がり落ちる小球は, 加 速度が一定の直線運動をしている Im/s) 図16 斜面を転がり落ちる小球 二定の時間間隔で撮影した連続写真である。 (図1)。このような, 加速度がー 定である直線運動を,等加速度直 線運動という。 ●等加速度直線運動の式 加速度 a [m/s°]で,物体が等加速度直線 運動をしている。このとき, 時刻 t=0における速度(初速度)をvo [m/s), そのときの位置を原点と し,初速度の向きを正としてx軸 をとる(図17)。時刻 t[s] における 速度をv[m/s]とすると,式(11) から,速度ひは,次式で表される。 の linear motion of uniform acceleration 変位x Vo 0 At 図1回 v-tグラ 時刻0 時刻t initial velocity 図17 等加速度直線運動 運動を測定し始める時刻をt30 とする。 また,式 らtを消去 V2-V1 式(11) Op.18 得られる。 a= t-t vーv 途中計算 式(11)に, a=a, t=0, な=t, v,=0, 5 ひ2=ひを代入して整理すると,式(12)が得られる。 V= Vo+at …(12) この運動のひーtグラフは, a>0であれば,図18のような右上がりの直線 となる。このとき,グラフの傾きは加速度 a, 切片は初速度 voに相当する。 このグラフを利用することによって, 時刻 t[s] における物体の変位 x [m]は、 次式で表される。 等加 1 *=vot 2 傾きは加速度 aを表す [m/s) +; at…(13) 式(13)の導き方図18で, 時間を微小な時間 間隔 At(s]で等分すると,各区間は等速直線 運動とみなせる(図19(a))。このとき, 各区間 の移動距離は,長方形の面積で表され, 時刻 t(s] における変位x[m] は, それらの面積の 総和となる。4t(s]が十分に小さければ, 長 方形の面積の総和は斜線部の台形の面積に等 しく,変位x(m] は式(13)で表される(図19(b))。 at 10 Vo 切片は初速度 V。を表す 問 Vo 東店 0 t 時間t 15 20 第1章 力と衝動 図18 等加速度直線運動の vーtグラフ 速度 "

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