移動距離と変位 速さ・速度とは

物理や物理基礎では「距離と変位」や「速さと速度」を区別します。
速さと速度なんて同じなように思えるのですが、この2つはきちんと使い分けられているのです。

今回は「距離と変位」の違い、「速さと速度」の違いについて、わかりやすく簡単に解説をします。

移動距離と変位とは

原点Oに人がいたとします。
この人がO→A→Bと移動をするときを考えましょう。

この人は、O→Aで30m移動し、A→Bで80m移動し、合計110mの距離を移動したことになります。

しかし、最初と最後だけを見ると結局50m左に進んだだけと見ることもできますよね。

このように、実際に移動した長さのことを移動距離、最初と最後でどれくらい位置が変わったのかを変位と言います。

変位を考えるとき、途中どこに寄ったかは関係なく、最初と最後の場所だけを見ます。
「何ｍ進んだの？」ではなく、「結局何ｍ位置が変わったの？」です。

性質上、移動距離は必ずプラスの値になるのですが、変位はプラスになることもあればマイナスになることもあります。

「マイナスが出てくるかもしれない」と、問題を解くときに注意しておきましょう。

物理では、距離ではなく変位のことをｘ[m]と表します。
ただし、真っ直ぐ進むだけの運動のような、変位と移動距離が等しくなる場合は、移動距離をxとする場合もあります。

ここで、前回学習した「x=vt」を考えてみましょう。
xがマイナスになるということは、vやtもマイナスになるかもしれませんよね。

それが速さと速度の違いに繋がっていきます。

速さと速度の違いとは

速度とは、速さに向きを加えたもののことです。

速さの定義に関しては前回の内容を確認してください。

速さとは前回でも説明した通り、「単位時間あたりに進む距離」「1秒で何ｍ進むか」のことですが、
速度とは、速さに向きを加えたもののことであり、速さと同様にv[m/s]という記号で表します。

速さを考えると、右向きも左向きも「10m/s」と書けばよいのですが、速度では「右向きに10m/s」「左向きに10m/s」と表現しなければなりません。
速度とは「〇〇向きに〇〇m/s」のような、向き＋速さのことなのです。

という意味になります。

例題

東向きを正とし、次の速度について符号を付けて表わせ。

(1)東向きに50m/s    (2)西向きに3m/s

これだけ見ると簡単なのですが、問題文にさり気なく「西向き」と書いてあることに気が付かず、マイナスを付け忘れることがよくあるので気を付けましょう。

他にも注意するべき点があります。
「速度はどれくらいか」と聞かれたら「向き＋速さ」で答える必要がありますが、
「速さはどれくらいか」「速度の大きさはどれくらいか」という聞かれ方の場合、向きは必要ではありません。

まとめ

移動距離は必ずプラスですが、変位だとマイナスになる可能性があります。

同様に、速さは必ずプラスですが、速度だとマイナスになる可能性があります。

問題文の書き方によって答えが変わるので、今後の内容で例題を解き、慣れていく必要がありますね。

以上で今回の解説を終わります。

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