質点の力学

速度

「物体の移動した距離(位置の違い)」を「移動に要した時間」で割った量を速度という。
自動車で40km離れた地点間を二時間で移動した場合、速度は「20km/時 (時速20km)」となる。

つまり「1時間あたり20kmづつ移動する」という意味だ。

これには三つの点で注意を要する。

１つめの注意点 「時速で表現する場合、実際に走っている時間は1時間でなくてもよい」ということだ。 0.1秒間でもよいし、30時間でもよい。 「仮にそのままの状態で1時間走り続けたら、距離○○だけ移動しますよ」というのが、時速の考え方だ

２つめ注意点 ここでは１時間あたりを例示したが、秒速や分速であってもよい。 物理では秒速を利用する機会が圧倒的に多い。

３つめ注意点 出発地点から到着地点までの全行程を、一定速度(ここでは20km/時)を保ったまま移動したのではない。 スタートと同時にだんだんと速度を上げ、あるときは、30km/時で走ったり、減速したりしながら走った結果、平均が20km/時になったのである。 このように速度は刻々と変化するのだ。

物理では「瞬間の速度」という言葉がよく出てくる。
瞬間の速度について説明しておこう。

一直線の道路を自動車が30km/h(時速30キロ)で走っていると仮定する。
80km/hまでスピードを上げようとアクセルを踏んだとしよう。
このときアクセルを踏んだ瞬間に80km/hになることはない。

自動車はだんだんとスピードを上げ、やがて80km/hになる。
スピードがだんだんと上がっていくことを加速という。

加速している最中、スピードメーターをチラと見たときメータは45km/hであったとする。
次の瞬間にもまたチラと見たとき今度は52km/hであった。

チラと見たときの速度が「瞬間の速度」のイメージだ。

チラと見るほどの短い時間であっても、この間に自動車は僅かながら進む。
「僅かながら進んだ距離�凾k」を「チラと見るほどの短い時間�冲」で割ったものが瞬間の速度だ。
加速中(または減速中)、瞬間の速度は刻々と変化する。

チラと見るほどの短い時間を限りなく短くしたものが瞬間の速度の定義だ。
V=dL/dt

物理現象は刻々と速度が変化する例が多い。
速度とは瞬間の速度を示す。
どの瞬間をとっても速度が同一の場合、その運動を等速直線運動という。

2005/06/03

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