【物理】等速直線運動の意味と例題について

はるか

等速直線運動、速度の変化がない。

ふゅか

そうだね！例えば、「速度が一定でまっすぐ進む」っていうところが基本中の基本よね。

1. 等速直線運動とは？

等速直線運動とは、物体が一定の速度でまっすぐ進む運動のことです。つまり、速度の大きさも方向も変わらずに移動する状態を指します。

1.1. v-tグラフ

等速直線運動では速度が変化しないため、v-tグラフは水平な直線になります。

• 横軸（時間 t）: 運動が進む時間を示します。
• 縦軸（速度 v）: 一定の速度$v_0$を表します。

v-tグラフの面積は距離になるので、$x=v_0t$となる。

ふゅか

v-tグラフの面積が「移動距離」になることから公式を導き出せそうね！

はるか

距離＝速度×時間。等速直線運動では成り立つ。

2. 等速直線運動の公式

等速直線運動では、$x=v_0t$となるので、次の公式が使われます。

\[ v_0 = \frac{x}{t} \]

• \( v_0 \)：速度（メートル毎秒、m/s）
• \( x \)：移動距離（メートル、m）
• \( t \)：時間（秒、s）

3. 例題

\[ v = \frac{x}{t} = \frac{50\,\text{m}}{10\,\text{s}} = 5\,\text{m/s} \]

自転車の速さは5 m/sです。

4. 等速直線運動の特徴

4.1. 加速度がゼロ

速度が変化しないため、加速度はありません。

4.2. 力の釣り合い

外部からの力が働いていない、または力が釣り合っている状態です。

運動方程式$ma=F$より、加速度はゼロであるので、$F=0$となる。したがって、運動方程式からも、力が釣り合っているまたは、外力が働いていないことがわかる。

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