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| 物体の運動 |
| ある物体が他の物体に対してその位置を変えることを物体の運動といいます。道路を走行している乗物に乗っている人は、その乗物に対しては静止していますが、道路に対しては運動しています。したがって、運動は何に対して運動しているのかという基準を定める必要があります。
我々の日常生活においては、この地球の大地を基準として運動を捉えています。運動の基本的な法則には、運動の法則、慣性の法則、作用反作用の法則があります。 |
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| 等速運動と不等速運動 |
| 等速運動とは、たとえば電車がレールの上を１秒間に10ｍ、10秒間に100ｍの速度で走行する物体の運動です。 等速運動は、どの時間においても同じ速度を示し、平均速度と瞬間速度の値が等しく、等速運動を行っている物体に負
(−) の加速度を与えると停止させることができます。 不等速運動は、速度ゼロの状態から走り始め、交通の流れに合わせて走行し、速度を落して停車する自動車のような運動をいいます。 |
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| 速さと速度 |
| 物体が単位時間に移動する距離を表したものを速さといい、一定時間に進む距離の大小によって速い又は遅いといいます。速さと速度は、一般に同義語として扱われていますが、厳密には速さと速度は区別されています。毎時50ｋｍで走っているというように移動量だけを示す場合に速さといい、
北に向かって毎時50ｋｍで走っているというように、方向と速さを示す場合に速度といいます。物体の速さは、次の式で求めることができますが、不等速運動の場合は速度が一定ではないため、平均の速さを表します。 |
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| 速さの単位には、次のようなものが用いられています。 |
| センチメートル毎秒 |
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cm/s |
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ｍ/sのsは、英語のsecondの一文字を付けたもので、m/secとする場合もあります。 |
| メートル毎秒 |
ｍ/s |
| メートル毎分 |
ｍ/min |
| キロメートル毎時 |
ｋｍ/h |
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| 【計算例 １】 |
| 作業半径12ｍのジブが２分間に１回転する時のジブ先端の１分間の周速度 (メートル毎分) の求め方。 |
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ジブ先端の円周は、半径×２×3.14で求めることができます。 |
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12×２×3.14＝75.36ｍ |
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ジブは、２分間に１回転しています。したがって、１分間の周速度は |
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| ジブ先端の１分間の周速度＝ |
75.36 |
＝37.68ｍ/min |
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| ２ |
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| 【計算例 ２】 |
| 天井クレーンを2.0ｍ/ｓで走行させながら、1.5ｍ/ｓで横行させた時のつり荷の速度の求め方。 |
| 天井クレーンは2.0ｍ/ｓで走行し、1.5ｍ/ｓで横行しています。走行を横軸、横行を縦軸のグラフにした場合、つり荷の移動距離Ｌは図１のように表すことができます。また、走行距離をＡ、横行距離をＢとした場合、 Ａ、Ｂ、Ｌは、図２のような直角三角形を形成しています。このような直角三角形には、次の式が成り立ちます。 |
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| つり荷の速度は、上記の式を用いて求めることができます。天井クレーンの走行速度と横行速度を次の式のように２乗し、この和によってつり荷の速度を２乗した値を求め、さらに平方根を用いて、つり荷の速度を求めることができます。 |
| (走行速度) ２＋(横行速度) ２＝(つり荷の速度)２ |
| 2.0２＋1.5２＝6.25 |
| つり荷の速度＝ |
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＝2.5 |
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| このように計算機に6.25と入力し、ルートのボタンを押せば簡単につり荷の速度を求めることができます。本試験を解く時に計算機の持ち合わせがない場合には、選択肢の数値を利用することで、計算機を使用しなくてもつり荷の速度を容易に求めることができます。 |
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| 天井クレーンの走行速度と横行速度をそれぞれ２乗し、その和を求めます。 |
| 2.0２＋1.5２＝2.0×2.0＋1.5×1.5＝6.25 |
| 続いて、各選択肢を２乗します。仮に選択肢の2.5ｍ/sを２乗したとすると |
| 2.5２＝2.5×2.5＝6.25 |
| 天井クレーンの走行速度と横行速度をそれぞれ２乗した値の和と、選択肢の数値を２乗した値が一致すれば、この一致した選択肢の2.5ｍ/sがつり荷の速度になります。 |
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| 加速度 |
加速度は、物体が速度を変えながら運動する時の変化の程度を示す量です。加速度には、正(＋)と負(−)の加速度があり、次第に速度を増加させる場合を正の加速度、減速させる場合を負の加速度といいます。
ｔ秒後に速度Ｖ１がＶ２になった時の加速度は、次の式で求めることができます。 単位には、ｍ/s2(メートル毎秒毎秒)やcm/ｓ2(センチメートル毎秒毎秒)が用いられています。 |
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| 【計算例】 |
| クレーンの走行速度が５秒後に0.1ｍ/sから0.6ｍ/sになった時の加速度の求め方。 |
| 加速度＝ |
0.6−0.1 |
＝ |
0.5 |
＝0.1ｍ/s2 |
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| ５ |
５ |
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