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公式

Show calculation steps (1)
  1. Distance Covered

    Distance Covered: 等加速度運動の計算(目標速度に達するまでの所要時間)

    Distance travelled during that time, using the same SI-converted v0 and a.

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結果

所要時間 t
0:0:18
hours : minutes : seconds (18 s total)
移動距離 d 90 m
合計秒数 18 s

この計算ツールでできること

このツールは、ニュートン力学でおなじみの「等加速度直線運動」の問題を解きます。初速度v0と一定の加速度aが与えられたとき、目標とする速度vに達するまでにかかる時間と、その間に物体が移動する距離を求めます。純粋な運動学(キネマティクス)の計算なので、国や地域による特別なルールは一切なく、世界中どこでも同じ結果が得られます。

使い方

まず加速度aを入力し、単位を選びます(km/h/s=1秒あたりに増える時速km、またはm/s²)。次に初速度v0を入力し、単位を選択します(km/h、m/min、m/sのいずれか)。続いて目標速度vをv0と同じ単位で入力してください。入力値はすべて自動的にSI単位へ換算され、所要時間(時:分:秒の形式で表示)と移動距離(メートル)が計算されます。

計算式の解説

はじめに、すべての値をSI単位に換算します。等加速度運動で速度が変化するのに要する時間は $$t = \frac{v - v_0}{a}$$ で求まります。移動距離は $$d = v_0\,t + \tfrac{1}{2}\,a\,t^{2}$$ となり、これは \(d = \frac{v^2 - v_0^2}{2a}\) と数学的に等価です。単位換算は次のとおりです。1 km/h/s = 1000/3600 = 0.27778 m/s²、1 km/h = 0.27778 m/s、1 m/min = 1/60 m/s。

v0 から v への直線、傾き a、塗りつぶした面積 d を示す速度-時間グラフ
速度–時間グラフでは傾きが加速度 a、塗りつぶした面積が距離 d に等しい。
距離 d の間に初速度 v0 から終速度 v へ加速する物体
一定の加速度 a により、物体は距離 d を進む間に初速度 v0 から目標速度 v へ変化する。

計算例

a = 2 km/h/s、v0 = 0 km/h、v = 36 km/h の場合を考えます。換算すると、$$a = 2 \times 0.27778 = 0.55556 \text{ m/s}^2$$ v0 = 0 m/s、$$v = 36 \times 0.27778 = 10 \text{ m/s}$$ 所要時間は $$t = \frac{10 - 0}{0.55556} = 18 \text{ 秒}$$ となり、0:0:18 と表示されます。移動距離は $$d = 0 + \tfrac{1}{2} \times 0.55556 \times 18^2 = 0.27778 \times 324 = 90 \text{ m}$$ です。

よくある質問

加速度がゼロのときはどうなりますか? 速度がまったく変化しないため、所要時間を定義できません。この場合、ツールは入力が無効であることを表示します。

減速(マイナスの加速)も計算できますか? はい。速い速度から遅い速度へ減速する場合は、加速度を負の値で入力してください。ただし \((v - v_0)\) の符号と \(a\) の符号が一致している必要があります。一致していないと、目標速度には到達できません。

空気抵抗は考慮されますか? いいえ。このツールは運動全体を通じて一定の加速度のみが働くと仮定しており、空気抵抗やその他の力は考慮していません。

最終更新: