問題3 等速直線運動のグラフ

v-tグラフとx-tグラフの関係

直感的理解
等速直線運動ではv-tグラフが水平な直線、x-tグラフが原点を通る直線になります。v-tグラフの下の面積(四角形)が移動距離に等しく、x-tグラフの傾きが速度に等しいです。

設定:自動車が一定の速さ $15$ m/s でまっすぐ走行。v-tグラフとx-tグラフを描く。

(1) 自動車のv-tグラフ

速度一定なので $v = 15$ m/s の水平線。面積が距離:

(2) 自動車のx-tグラフ

$x = 15t$ の直線(原点を通り傾き15 m/s)。例えば $t = 4.0$ s のとき:

数値計算:速さ \(v = 15\) m/s で \(t = 4.0\) s 間に進む距離:

$$x = vt = 15 \times 4.0 = 60 \text{ m}$$ $$v = 15 \text{ m/s(一定)}$$ $$\text{v-tグラフの面積} = 15 \times 4.0 = 60 \text{ m}$$
答え:
(1) $v = 15$ m/s の水平線
(2) $x = 15t$ の直線(傾き $15$ m/s)
補足:グラフの読み取り

v-tグラフの面積が移動距離。x-tグラフの傾きが速度。等速直線運動では傾きが一定=直線。

Point

等速直線運動のグラフ:v-tグラフ=水平線、x-tグラフ=傾きが速度の直線。v-tグラフの面積=移動距離、x-tグラフの傾き=速度。