速度グラフから変位を計算する

これまでの研究では、等速運動を、その軌道全体を通じて一定の速度を持つ運動として定義しました。言い換えれば、家具が等時間間隔で等距離を移動すると言うことができます。上の図は、等速運動のスカラー速度のグラフを示しています。

グラフ上の色付きの領域 (長方形) は、時間間隔t 1t 2の間のスカラー変位Δs (空間変化) に数値的に等しくなります。

速度グラフから変位を計算する 物理

[Δs] t1 t 2 = 色付きの長方形の面積 = v .Δt

これと同じ特性を、以下の図に示すように、さまざまな動きに拡張することができます。スカラー変位Δsを計算する予定の 2 つの瞬間t 1t 2を考慮し、両方のグラフ上で形成された図に影を付けると、それぞれの面積がこの意図した空間の変化Δs を数値的に測定します。

下図の動きの場合は特に、グラフが軸に対して斜めの直線、つまり均一に変化する動きとなっています。形成された図形は台形であるため、台形の面積は時間間隔t 1t 2の間のスカラー変位Δsを測定します。

O deslocamento Δs é igual à área do trapézio pintada (verde)

例を見てみましょう:

– 下の図には、さまざまな動きの時間の関数としてのスカラー速度の図が示されています。動きの開始から時間 t 1 = 3 秒までに移動した距離を求めます。

Diagrama de velocidade escalar em função do tempo do MUV

解決:

移動距離を決定するには、時間間隔 t 0 = 0 とt 1 = 3 秒の間で、速度グラフの下に描かれた影付きの台形の面積を計算するだけです。

Δs≅台形の面積

A área pintada representa a figura de um trapézio

したがって、次のようになります。

小さい方の底の寸法は 10、大きい方の底の寸法は 14、高さの寸法は 3 であるため、値を置き換えるだけです。

Δs=36m