等加速度運動 – 問題と解決策

直線運動における定加速度問題の解答例

1. 車が静止状態から10秒間で20m/sまで加速します。車の加速度を求めなさい。

解決策

既知:

初速度 (v o ) = 0 (静止状態)

時間間隔 (t) = 10 秒

最終速度 (v t ) = 20 m/s

求む:加速度(a)

解決策:

v t = v o + at

20 = 0 + (a)(10)

20 = 10 a

a = 20/10

a = 2 m/ s²

[irp]

2. 車が30m/sから10秒間で停止するまで減速している。車の加速度を求めよ。

解決策

既知:

初速度 (v o ) = 30 m/s

最終速度 (v t ) = 0

時間間隔 (t) = 10 秒

求められるもの:加速度(a)

解決策:

v t = v o + at

0 = 30 + (a)(10)

– 30 = 10 a

a = – 30 / 10

a = -3 m/s 2

最終速度が初速度よりも小さいため、負の符号が現れます。

[irp]

3. 車が発進し、1秒間で一定の4m/s²の速度で加速します。10秒後の速度と距離を求めなさい。

解決策

(a)速度

加速度4m/s²とは、1秒ごとに速度が4m/sずつ増加することを意味します。2秒後、車の速度は8m/sになります。10秒後、車の速度は40m/sになります。

(b)距離

既知:

初速度 (v o ) = 0

最終速度 (v t ) = 40 m/s

加速度 (a) = 4 m/ s²

求む:距離

解決策:

s = v o t + ½ at 2 = 0 + ½ (4)(10 2 ) = (2)(100) = 200メートル

[irp]

4. 車が一定の速度 10 m/s で走行し、その後一定の 2 m/s² の減速度で減速して停止します。停止するまでの経過時間と車が移動した距離を求めなさい。

既知:

初速度 (v o ) = 10 m/s

加速度 (a) = -2 m/s² (最終速度が初速度より小さいため、負の符号が付く)

最終速度 (v t ) = 0 (静止)

求む:時間間隔と距離

解決策:

(a)時間間隔(t)

v t = v o + at

0 = 10 + (-2)(t)

0 = 10 – 2 t

10 = 2 t

t = 10 / 2 = 5秒

(b)距離

v t 2 = v o 2 + 2 as

0 = 10 2 + 2(-2) 秒

0 = 100 – 4秒

100 = 4秒

s = 100 / 4 = 25メートル

[irp]

5. 車が40m/sで走行し、4m/s²の一定加速度で減速して停止します。10秒間の減速後の速度と距離を求めなさい。

解決策

既知:

初速度 (v o ) = 40 m/s

加速度 (a) = -4 m/ s²

時間間隔 (t) = 10 秒

求めるもの:最終速度(v t)と距離(s)

解決策:

(a)最終速度

v t = v o + at = 40 + (-4)(10) = 40 – 40 = 0 m/s

0 m/sは車が停止している状態を意味します。

(b)距離

s = v o t + ½ at 2 = (40)(10) + ½ (-4)(10 2 ) = 400 + (-2)(100) = 400 – 200 = 200メートル

[irp]

6. 10秒後の距離を測定してください!

一定加速度 – 問題点と解決策 1

解決策

距離:s = vt = (10-0)(5-0) = (10)(5) = 50メートル

7. 4秒後の距離を測定してください!

一定加速度 – 問題点と解決策 2

解決策

距離 = 正方形の面積 + 三角形の面積

距離 = (8-0)(8-0) + ½ (16-8)(8-0) = (8)(8) + ½ (8)(8) = 64 + 32 = 96メートル

8. 4秒後の車の距離を求めなさい!

解決策

一定加速度 – 問題点と解決策 3

距離 = 三角形の面積 = ½ (4-0)(8-0) = ½ (4)(8) = 16メートル

9.車が時速 90 km で走行し、路肩に停車したパトカーを追い越します。2 分後、パトカーは秒速0.8 m/sで追跡を開始します。パトカーは車にどれだけの距離まで到達しますか?

既知:

車の速度 (v) = 90 km/時 = 90,000 メートル / 3600 秒 = 25 メートル/秒

時間間隔 (t) = 1 分 = 60 秒

パトカーの加速度 (a) = 0.8 m/ s²

パトカーの初速度 (v o ) = 0 m/s

指名手配:パトカーの走行距離

解決策:

車は一定の速度で走行します。車の走行距離:

初期距離:

s = vt = (25)(60) = 1500メートル

最終距離:

s = vt = (25)(t)

総距離 = 1500 + 25 t

パトカーは一定の加速度で走行します。パトカーの走行距離:

s = v o t + ½ at 2 = (0)(t) + ½ (0.8)(t 2 ) = 0 + 0.4 t 2 = 0.4 t 2

パトカーが車に到達したとき、パトカーが移動した距離は、車が移動した距離と同じである。

車の走行距離=パトカーの走行距離

1500 + 25 t = 0.4 t 2

0.4t2 – 25t – 1500 = 0

二次方程式の解の公式を使用します。

一定加速度 – 問題点と解決策 1

パトカーの走行距離:

s = 0.4 t 2 = (0.4)(100 2 ) = (0.4)(10,000) = 4000メートルs = 4 km

10.車が一定の速度 24 m/s で走行し、一定の減速度0.952 m/s 2になるようにブレーキをかけます。250メートル走行後の車の速度を求めます。

既知:

初速度 (v o ) = 24 m/s

加速度(a) = – 0.952 m/s² (減速のため負の符号)

距離( d ) = 250メートル/秒

求む: 250メートル後の車の速度

解決策:

既知:初速度 (vo), 加速 (A)、 距離 (d), 希望:最終速度 (vt) したがって、次の式を使用します。 vt2 = vo2 + 2年から d

v t =最終速度、v o =初速度、a =加速度、d =距離

v t 2 = (24) 2 + (2)(-0.952)(250)

v t 2 = 576 – 476

v t 2 = 100

v t = √100

v t = 10 m/s

[irp]

[wpdm_package id = '507']

[wpdm_package id = '517']

  1. 距離と変位
  2. 平均速度と平均速度
  3. 一定速度
  4. 一定加速度
  5. 自由落下運動
  6. 自由落下時の下降運動
  7. 自由落下時の上下運動

コメント