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機械設計をやっている管理人が
本記事で、以下をわかりやすく解説します。
【高校物理】
加速力と加速度と到達速度
宇宙空間での挙動
⇩本記事を以下の方におススメです⇩
物理の基礎が
わからない
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
前回までの記事
を受けて
物体の運動について
到達速度を解説
します。
結論
以下の第３回までの記事で
⇩慣性運動と力の基礎 まとめ記事です。⇩
- 力とは物体を加速させるものである
- 到達速度は力の大きさと力を加えられた時間で決まる
と解説しました
なので 例えば
5‹kg›の物体にたいして、
5‹Ｎ›の力を加えた時に物体は1‹m/sec²›の加速度で
加速します。
では、加速された後の速度はどう決まるのでしょうか？
結論から言うと、
与えられた加速度の大きさと加速時間できまります。
到達速度‹m/sec›＝加速度‹m/sec²›×加速時間‹sec›
話を簡単にするために摩擦や重力、
空気抵抗のない宇宙空間での物体の動きを見てみましょう。
宇宙空間での挙動
今 宇宙空間で5‹kg›の物体Ａに5Nの力を
３‹sec›加えます。
宇宙空間空間での物体の動きをグラフにすると
以下となります。
範囲aは加速運動です。
初速0から速度χ‹m/sec›まで加速されています。
この範囲aの加速範囲は
物体に常に5‹Ｎ›の力が加えられています。
範囲bは慣性運動です。
等速直線運動をしています。
この慣性運動の区間は力を加えられていません。
だからこそ加速が終わっているのです。
このグラフでわかるとおり、最終的な速度は
- 加速度の大きさ(グラフの傾き)
- 加速力を加えられている時間
で決まるのです。
この加速力を加えられている時間は
加速している時間でもありますので
以降 加速時間と表記します。
つまり
速度‹m/sec›＝加速度‹m/sec²›×加速時間‹sec›
です。
実際の速度計算
では、宇宙空間において、
この5‹kg›の物体に5‹Ｎ›の力を3秒間加えると
どれくらいの速度まで到達するでしょう？
この場合、まず加速度をもとめます。
加速力‹Ｎ›＝物体の重さ‹kg›×加速度‹m/sec²›
ですので
加速力5‹N›＝物体の重さ5‹kg›×加速度‹m/sec²›
となり
加速度‹m/sec²›＝加速力5‹Ｎ›÷物体の重さ5‹kg›
＝1‹m/sec²›
上記により加速度が1‹m/sec›が求められましたので
加速時間をから到達速度を求めます。
到達速度‹m/sec›＝加速度‹m/sec²›×加速時間‹sec›
ですので
到達速度‹m/sec›＝1‹m/sec²›×3‹sec›
＝3‹m/sec›
となります。
ただし上記の計算結果は、
摩擦や重力のない宇宙空間での結果です。
摩擦や重力のある地球上では、
違った結果になりますので別記事で紹介します。
⇩慣性運動と力の基礎 まとめ記事です。⇩
