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等加速度直線運動

等加速度直線運動とは、加速度が一定で一直線上の運動のことをいいます。等加速度運動には、自由落下運動、鉛直下方投射、鉛直上方投射、水平投射、斜方投射などがあります。

 

自由落下運動とは、手に持った鉄球を初速度0でそっと離して重力の力にまかせて落下させるような運動です。

 

重力とは、地球上の物体すべてにはたらく力で、常に地面の方向(鉛直下向き)を向いています。重力による加速度を重力加速度といい、記号g (<gravityより)で表します。このg の大きさは物体の重さ、形、大きさによらず一定で、g =9.8[m/s2]であります。

 

鉛直下方投射とは、鉛直(地面に対して垂直)下向きに物体を投げ下ろす運動で、初速度が0ではありません。そして投げ下ろされた後は自由落下運動と同じように重力加速度g が加わり続けます。つまり鉛直下方投射は初速度が0ではなく、かつ初速度と同じ方向に速度が増していく等加速度直線運動なのです。

 

鉛直上方投射というのは鉛直上向きに物体を投げ上げる運動です。物体は、はじめに上向きの初速度を与えられ、その後、重力加速度g が加わり続け、速度がだんだん落ちていき、静止、その後向きを下向きに変えて落ちていきます。鉛直上方投射は初速度と逆向きに速度が増していく等加速度直線運動です。

 

水平投射というのは水平方向に物体を投げ出した運動です。今までが1次元の運動とすると、今度は2次元の運動ということになります。しかしこの運動において物体に作用しつづける重力というものは常に鉛直下向きにはたらきます。水平方向には作用しません。

2次元である水平投射は、重力のはたらかない水平方向と、重力のはたらく鉛直方向の2つに分解して考えると、速度が初速度のまま一定の等速直線運動と自由落下運動の合わさったものと考えることができます。

 

斜方投射とは、物体を斜め方向に投げ出す運動をといいます。この運動についても、重力のはたらかない水平方向と、重力のはたらく鉛直方向の2つに分解して考えてみると、速度が初速度のまま一定の等速直線運動と鉛直上方投射の組み合わせと考えることができます。

 

水平投射や斜方投射などの落体の運動のことを放物運動ということがあります。ただ、大きくいうと、自由落下運動や鉛直下方投射や鉛直上方投射も放物運動の一種ということができます。
自由落下運動は、放物運動のうちの初速度が0の場合で、
鉛直下方投射は、放物運動のうちの初速度が鉛直下向きの場合で、
鉛直上方投射は、放物運動のうちの初速度が鉛直上向きの場合で、
水平投射は、放物運動のうちの初速度が水平向きの場合で、
斜方投射は、放物運動のうちの初速度が上記以外の向きの場合といえます。



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