高校物理基礎

移動距離と変位・速さと速度とは何か その違い

この記事で学べる内容

・移動距離と変位の違い

・速さと速度の違い

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」の違いについて解説をします。

移動距離と変位とは

変位 x[m]

位置の変化量」のこと。マイナスになる可能性もある。
物理では「x」という記号を使い,単位は[m]

なお,移動距離はマイナスにならない。

 

この図の通り,原点Oに人がいます。
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。

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んだ,そういうパターンね」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。

それが速さと速度という概念に繋がっていきます。

 

速さと速度の違い

速度 v[m/s]

速さに向きを加えたもの

 

速さの定義に関しては前回の内容を確認してください。

等速直線運動と速さ 力学を大雑把に言うと「物体がいつ(時間t)どこで(変位x)どういう動き(速さv)をしているのかを理解しようとする分野」で...

 

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。

 

向きと大きさを合わせたもののことをベクトルと言います。

 

例えば

風向きは「〇〇の向きに〇〇m/s」のように,向き+大きさなのでベクトル

温度は「〇〇℃」のように,向きはなく大きさだけなのでスカラーです。

 

「5m/s」は速さ

「東向きに5m/s」は速度です。

 

このように,速さはベクトルではなく(スカラー),速度はベクトルだと教える教科書も多いですが,よく分からない場合は「速度は向きが必要!!」とだけ覚えておけば大丈夫です。

 

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。

 

なお,右向きを正とするならば,

10m/sと書けば「右向きに10m/s」

-10m/sと書けば「左向きに10m/s」

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

解答

(1)+50m/s

※本来であれば+を付ける必要はありません。

 

(2)-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。

 

 

これもまた注意するべき点なのですが,

「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。

移動距離と変位,速さと速度の大きな違いは「マイナスになるかもしれない」こと
「西向き」「東向き」には注意
「速度の大きさ」は速さのことなので,必ずプラスになる

 

以上で今回の解説を終わります。

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