問題12 平均の加速度

平均の加速度

直感的理解
平均の加速度は「速度の変化量÷経過時間」です。加速度が正なら速度が増加(正の方向に加速)、負なら減速または逆向きに加速しています。向きと大きさに注意しましょう。

設定:v-tグラフから平均の加速度を求める。正の向きを右とする。

(1) 自動車が正の向きに加速:$4.0$ → $16$ m/s(4.0秒間)

$$ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{16 - 4.0}{4.0} = \frac{12}{4.0} = 3.0 \;\text{m/s}^2 $$

正の向き(右向き)に $3.0$ m/s²。

(2) 正の向きから負の向きへ変化:$1.0$ → $-3.0$ m/s(4.0秒間)

$$ a = \frac{-3.0 - 1.0}{4.0} = \frac{-4.0}{4.0} = -1.0 \;\text{m/s}^2 $$

負の向き(左向き)に $1.0$ m/s²。

数値計算:\(v_0 = 5.0\) → \(v = 25\) m/s、\(\Delta t = 10\) s:

$$a = \frac{25 - 5.0}{10} = 2.0 \text{ m/s}^2$$ $$\Delta v = 25 - 5.0 = 20 \text{ m/s}$$ $$\text{加速度の向き:速度増加方向}$$
答え:
(1) 正の向きに $3.0$ m/s²
(2) 負の向きに $1.0$ m/s²
補足:加速度の正負

加速度が正→加速、負→減速。速度と加速度の向きが同じなら速くなります。

Point

平均の加速度 $= \dfrac{\Delta v}{\Delta t} = \dfrac{v - v_0}{t}$。加速度の符号は速度変化の向きを表す。速度が正→負に変わるときは加速度は負。