高校物理 要点・解法ノート
差がつく

x-tグラフと a-tグラフ

着眼点x-tグラフは接線の傾き=速度。等加速度なら放物線で、頂点が折り返し点。a-tグラフは面積=速度の変化。

  • x-t: 直線なら等速、放物線なら等加速度。下に凸なら a>0、上に凸なら a<0。
  • v-t: 傾き=加速度、面積=変位。
  • a-t: 面積=速度の変化。

グラフ間の変換は「傾きを取ると次へ(x→v→a)、面積を取ると戻る(a→v→x)」。

例題
1
位置が x=8.0t-2.0t^2\ (\mathrm{m}) で表される運動の、初速度・加速度・折り返す時刻と位置を求めよ。
解答
x=v_0t+\frac12at^2 と見比べて v_0=8.0\ \mathrm{m/s}、\frac12a=-2.0 より a=-4.0\ \mathrm{m/s^2}。
折り返しは v=8.0-4.0t=0 より t=2.0\ \mathrm{s}、位置 x=16-8.0=8.0\ \mathrm{m}。
初速度 8.0\ \mathrm{m/s}、加速度 -4.0\ \mathrm{m/s^2}、t=2.0\ \mathrm{s}、x=8.0\ \mathrm{m}
注意t^2 の係数がそのまま加速度ではない(係数は \frac12a)。

「等加速度直線運動と落体」の項目

  1. 変位・速度と速さの区別必須
  2. 加速度必須
  3. 等加速度直線運動の3公式必須
  4. v-tグラフ(傾き=加速度、面積=変位)必須
  5. x-tグラフと a-tグラフ差がつく
  6. 自由落下必須
  7. 鉛直投げ上げ必須
  8. 鉛直投げ下ろし差がつく
  9. 2物体が出会う時刻(同時に動き出す落体)差がつく
  10. 空気抵抗がある落下(速度の時間変化の式)不要

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