一定速度の加速度を見つける方法

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著者: Lewis Jackson
作成日: 14 5月 2021
更新日: 16 11月 2024
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速度・加速度【高校数学】微分法の応用#22
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人々は一般に加速という言葉を使って速度を上げることを意味します。たとえば、車の右側のペダルは、車を速くすることができるペダルであるため、アクセルと呼ばれます。ただし、物理学では、加速度は速度の変化率としてより具体的に定義されます。たとえば、v(t)= 5tマイル/時のように速度が時間とともに線形に変化する場合、加速度はtに対するv(t)のグラフの勾配であるため、5マイル/時2乗です。速度の関数が与えられると、加速度はグラフと分数を使用して決定できます。

グラフィックソリューション

    オブジェクトの速度が一定であるとします。たとえば、v(t)= 25マイル/時です。

    この速度関数をグラフ化し、垂直軸でv(t)を測定し、水平軸で時間tを測定します。

    グラフはフラットまたは水平であるため、時間tに対する変化率はゼロであることに注意してください。加速度は速度の変化率であるため、この場合の加速度はゼロでなければなりません。

    ホイールの移動距離も決定する場合は、ホイールの半径を掛けます。

分数解

    ある期間の速度の変化をその期間の長さで割った比を形成します。この比率は速度の変化率であるため、その期間の平均加速度でもあります。

    たとえば、v(t)が25 mphである場合、時間0および時間1でのv(t)はv(0)= 25mphおよびv(1)= 25mphです。速度は変わりません。時間の変化に対する速度の変化の比率(つまり、平均加速度)は、Vの変化(T)/ Tの変化= /です。これは明らかに、ゼロを1で割ったゼロに等しく、ゼロに等しくなります。

    ステップ1で計算される比率は、平均加速度にすぎないことに注意してください。ただし、速度を測定する2つの時点を必要なだけ近づけることにより、瞬間的な加速度を概算できます。

    上記の例を続けると、/ = / = 0になります。したがって、時間0での瞬間加速度もゼロマイル/時2乗であり、速度は一定の25 mphのままです。

    任意の数のポイントを時間に差し込んで、好きなだけ近づけます。それらがeのみであると仮定します。ここで、eは非常に小さな数です。次に、速度がすべての時間tで一定である場合、瞬間加速度がすべての時間tでゼロに等しいことを示すことができます。

    上記の例を続けると、/ = / e = 0 / e = 0です。eは好きなだけ小さくでき、tは好きな時点にできますが、それでも同じ結果が得られます。これは、速度が常に25 mphである場合、任意の時間tでの瞬間および平均加速度がすべてゼロであることを証明しています。