変位・速度と速さの区別
着眼点直線上ではまず「正の向き」を決める。速度と変位は向きを含む量(符号つき)、速さと道のりは向きを含まない量。
\bar v=\frac{\Delta x}{\Delta t}=\frac{x_2-x_1}{t_2-t_1}
使う場面: 平均の速度を問われたとき。\Delta t を小さくした極限が瞬間の速度(x-tグラフの接線の傾き)。
平均の速さ=道のり÷時間。往復があると平均の速度とは一致しない。
例題
1
東向きを正とする。物体が東へ 30\ \mathrm{m} を 10\ \mathrm{s} で進み、続けて西へ 10\ \mathrm{m} を 5.0\ \mathrm{s} で戻った。全体の平均の速度を有効数字2桁で求めよ。
解答
変位は +30-10=+20\ \mathrm{m}、時間は 15\ \mathrm{s}。\bar v=\frac{20}{15}=1.33\cdotsよって 東向きに 1.3\ \mathrm{m/s}
2
上の運動で、平均の速さを有効数字2桁で求めよ。
解答
道のりは 30+10=40\ \mathrm{m}。40/15=2.66\cdots より 2.7\ \mathrm{m/s}(平均の速度と違う値になる)
注意答えに向きを書き忘れない。「速度を求めよ」なら「東向きに〜」か符号つきで答える。
確認問題
1
一周 400 m のトラックを 80 s で一周した。平均の速度の大きさは。
答え
0\ \mathrm{m/s}(変位が0だから。平均の速さは 5.0 m/s)