SUVAT計算機とは?
SUVATとは、等加速度運動の運動方程式で用いる5つの量を覚えるための語呂合わせです。具体的には s(変位)、u(初速度)、v(終速度)、a(加速度)、t(時間)の頭文字を取っています。この計算機では、最もよく分かっている3つの量——初速度・加速度・時間——を入力すると、終速度と変位、さらに検算用のv²の値を求められます。物理学の普遍的なツールなので、世界中どこでもそのまま使えます。
使い方
初速度 \(u\) を毎秒メートル(m/s)で、加速度 \(a\) を毎秒毎秒メートル(m/s²、重力による自由落下なら9.8)で、経過時間 \(t\) を秒で入力します。「計算」を押すと、終速度 \(v\) と変位 \(s\) が表示されます。正しい結果を得るには、全体を通してSI単位(メートル・秒)で統一してください。
公式の解説
標準的なSUVATの4つの式は次のとおりです。
$$v = u + a \cdot t$$— 終速度は、初速度に「加速度×時間」を足したもの。
$$s = u \cdot t + \tfrac{1}{2}\, a \cdot t^{2}$$— 変位は、速度-時間グラフの面積に相当します。
$$v^{2} = u^{2} + 2\, a \cdot s$$— 時間を使わずに速度と距離を結びつける式。
$$s = \tfrac{1}{2}(u + v) \cdot t$$— 平均速度から変位を求める式。
本ツールは最初の2式を主たる入力として用い、残りを導出します。
計算例
ある車が \(u = 5\ \text{m/s}\) から出発し、\(a = 2\ \text{m/s}^{2}\) で \(t = 4\ \text{s}\) 加速したとします。終速度は
$$v = 5 + 2 \times 4 = 13\ \text{m/s}$$変位は
$$s = 5 \times 4 + \tfrac{1}{2} \times 2 \times 4^{2} = 20 + 16 = 36\ \text{m}$$となります。
よくある質問
どの単位を使えばいいですか? SI単位(メートル、秒、m/s、m/s²)を使いましょう。入力の単位が揃っていれば、出力もそれに対応した単位になります。
加速度はマイナスにできますか? はい。減速を表す場合や、上向きを正とした際の下向きの運動には負の値を使ってください。
加速度が変化する場合でもSUVATの式は使えますか? いいえ。これらの式は加速度が一定(等加速度)であることを前提としています。加速度が変化する場合は、微積分を用いた手法が必要です。