この記事では、物理学における線速度とは何かについて説明します。したがって、線速度の計算方法、線速度と角速度の関係、さらに段階的に解決される練習問題がわかります。
線速度とは何ですか?
線速度は、時間に対する移動体の位置の変化です。円運動において、線速度は移動体がある瞬間の速度であるため、線速度は円運動の軌跡に接します。
線速度の記号は文字 v ですが、接線速度とも呼ばれるため、記号vで表されます。
線速度は、円運動を行う移動体の軌道に常に接するベクトルです。同様に、線速度が一定であれば等速円運動、線速度が可変であれば変動円運動となります。
線速度の公式
平均線速度は、線変位 (Δs) を経過時間間隔 (Δt) で割ったものに等しくなります。したがって、平均線速度を計算するには、最終位置と初期位置の差を最終瞬間と最初の瞬間の差で割る必要があります (v = Δs/Δt)。
したがって、円軌道上の 2 つの位置間の平均線速度を計算する式は次のようになります。
金:
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は平均線速度です。
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は線形シフトです。
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時間的変化です。
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最終的な位置です。
-
が開始位置です。
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最後の瞬間です。
-
最初の瞬間です。
線速度は、長さの単位を時間の単位で割ったもので表されます。したがって、国際システムにおける線速度の単位は、メートルを 1 秒あたりに分割したもの (m/s) です。
線速度と角速度
このセクションでは、円運動を表す物体の線速度も角速度から計算できるため、線速度と角速度の関係を見ていきます。
線速度と角速度は数学的に関係しており、特に線速度と角速度は線形の関係にあります。線速度は角速度と円運動の経路の半径の積に等しいため。
したがって、線速度と角速度を関係付ける式は次のようになります。
金:
-
線速度です。
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は角速度です。
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回転運動パスの半径です。
線速度の計算例
最後に、線速度の概念とその計算方法を理解するために、このタイプの速度を求める具体的な例を見ていきます。
- モバイルは、半径 7 m の均一な円運動を描く軌道をたどります。物体の角速度が 1.5 rad/s の場合、その線速度はいくらですか?
等速円運動に従うモバイルの線速度を求めるには、上記の公式を適用するだけです。
この場合、問題文で必要なデータがすべて得られているので、値を式に代入して線速度を計算します。