問題1 等速直線運動

等速直線運動の基本計算

直感的理解
等速直線運動は最もシンプルな運動で、速さが一定のまま直進します。x-tグラフは直線になり、その傾きが速度です。km/hとm/sの変換は物理の基本中の基本です。

設定:自動車が一定の速さ $90$ km/h で直線道路を走行。

(1) 90 km/h は何 m/s か

km/h を m/s に変換するには $\div 3.6$ を使います:

$$ v = \frac{90}{3.6} = 25\;\text{m/s} $$

(2) 3.0分間に進む距離

まず時間を秒に変換します:

$$ t = 3.0\;\text{min} = 3.0 \times 60 = 180\;\text{s} $$

等速直線運動なので $x = vt$ より:

$$ x = 25 \times 180 = 4500\;\text{m} = 4.5 \times 10^3\;\text{m} $$
答え:
(1) $25$ m/s
(2) $4500$ m $= 4.5 \times 10^3$ m
Point

単位変換:$1$ km/h $= \dfrac{1}{3.6}$ m/s。km/h → m/s は $\div 3.6$。時間の単位も秒に揃えることを忘れずに。

💡 補足:次元解析による検算

計算結果の単位が正しいか確認する習慣をつけましょう。速度なら [m/s]、加速度なら [m/s²] になるはずです。数式の両辺で単位が一致するか(次元解析)を確認すると、立式ミスを防げます。