高卒認定試験 物理基礎 H26-2 大問1 問3 解説+解答

解説:

(1)
0~20:
0→20秒の20秒間で速度は0→20m/sになっているので、加速度は、[math] \frac{20[m/s]}{20[s]} = 1.0[m/s^2] [/math]となる。

20~40:
20→40秒の20秒間で速度は20→30m/sになっているので、加速度は、[math] \frac{10[m/s]}{20[s]} = 0.5[m/s^2] [/math]となる。

40~80:
40→80秒の40秒間は、速度が変化しておらず、加速度は、[math] 0[m/s^2] [/math]となる。

80~120:
80→120秒の40秒間で速度は30→0m/sになっているので、加速度は、[math] \frac{-30[m/s]}{40[s]} = 0.75[m/s^2] [/math]となる。

従って、加速度の大きさが最大なのは、0~20である。

(2)
進んだ距離は、v-tグラフの面積で表される。
[math] (40-20)[S] \times 20[m/s] + \frac{1}{2} \times (40-20)[S] \times (30-20)[m/s] =500[m][/math]

あるいは、

等加速度運動の公式:
 速度:[math] v = at +v_0 [/math]
 距離:[math] x= \frac{1}{2} at^2 + v_0 t + x_0[/math]
 加速度:[math]a[/math]
 時刻:[math]t[/math]
 初速度:[math]v_0[/math]
 最初の位置:[math]x_0[/math]

[math] S = \frac{1}{2} at^2 +v_0t +x_0 [/math]
[math] S = \frac{1}{2} \times 0.5 ^times (40-20)^2 + 20 \times (40-20)=500[m] [/math]

となる。