センター 2015物理基礎追試第3問A「v-tグラフとa-tグラフ」

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物理が苦手な文子
グラフを読み取る問題ね。少し苦手なのよね。

物理が得意な秀樹
グラフの問題はまず縦軸、横軸が何なのかを確認することが大切だね。

物理が苦手な文子
この問題では縦軸が速度v、横軸が時刻tね。

物理が得意な秀樹
よくあるv-tグラフだね。この一般的にv-tグラフからは何が分かるかな。

物理が苦手な文子
「速度と時間の関係」っていうこと?

物理が得意な秀樹
確かにそうだけど、そこからいろいろと分かるじゃない。

物理が苦手な文子
えっと、確か、横軸と囲む面積が移動距離になるんじゃなかったっけ。

物理が得意な秀樹
その通り!今は、0sから50sまでの移動距離だから、この面積が移動距離になるね。

3bt-A-3

物理が苦手な文子
ということは、台形だから、台形の面積を求めればいいのね。

物理が得意な秀樹
台形の面積は求められるよね。

物理が苦手な文子
もちろんよ。一応確認しておくけど、

3bt-A-6

物理が苦手な文子
いいわよね。上底は30-10=20だから、移動距離xは、

    \begin{eqnarray*}x&=&\frac{(20+50)\times 10}{2}\\&=&350{\rm m}\end{eqnarray*}

物理が得意な秀樹
合ってるよ。じゃあ、平均の速度は?

物理が苦手な文子
このグラフからは、平均の速度じゃなくて、瞬間の速度が分かるっていうことなの?

物理が得意な秀樹
そうだね。例えばt=20sの瞬間の速度が10m/sとか、t=40sの瞬間の速度が5m/sと分かるわよね。あくまでもその時刻の瞬間の速度ね。

物理が苦手な文子
じゃあ、平均の速度は、それらの値を平均すればいいっていうこと?

物理が得意な秀樹
どうやって平均を出す?

物理が苦手な文子
1秒ごとに足して、足した数で割るのかな?

物理が得意な秀樹
0.5秒間隔じゃダメなの?

物理が苦手な文子
それでもいいのかな?でもそう考えると、0.1秒間隔とか、0.05秒間隔とか、どこまで細かくすればいいか分からなくなるわ。

物理が得意な秀樹
そうなんだよ。平均の速度って、速度の値を平均するんじゃないんだよ。

物理が苦手な文子
えっ!平均するんじゃないの?

物理が得意な秀樹
だって、どこまで細かくして平均値を取ればいいか分からないでしょ。

物理が苦手な文子
まぁそうだけど。だったら、「平均」っていう言葉を使わないでよね。

物理が得意な秀樹
でもイメージとしては「平均」なんだよ。計算方法は簡単で、移動距離をかかった時間で割ればいいんだ。

物理が苦手な文子
え?単純に「距離÷時間」っていうこと?

物理が得意な秀樹
そういうこと。途中で止まっていても、途中でもの凄く速いときがあっても、単純に「距離÷時間」だよ。

物理が苦手な文子
それだけなの。ということは、移動距離はさっき求めたから、平均の速さ\bar{v}は、

    \begin{eqnarray*}\bar{v}&=&\frac{350}{50}\\&=&7{\rm m/s}\end{eqnarray*}

物理が得意な秀樹
正解だ。答えは⑨だね。次は問2だ。

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物理が苦手な文子
加速度の時間の関係のグラフを選ぶのね。

物理が得意な秀樹
いわゆるa-tグラフだね。

物理が苦手な文子
最初のグラフから加速度を読み取るのよね。

物理が得意な秀樹
そうだね。さっき、v-tグラフでは、面積が移動距離になるっていうことで、計算したけど、v-tグラフからはもう1つ大切なことが読み取れるんだ。

物理が苦手な文子
そうか、グラフの傾きが「加速度」を表すのね。

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物理が得意な秀樹
そうだよね。だから、傾きの正負が加速度の正負に対応しているので、こんなことが分かるね。

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物理が苦手な文子
ということは、もうグラフは⑤しか無いっていうこと?

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物理が得意な秀樹
そういうことだね。値を計算しなくても、正負だけで⑤だっていうことが分かるね。一応計算してみるとこんな感じだね。

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物理が得意な秀樹
いずれにしても、答えは⑤だ。

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