キネマティックカーブとも呼ばれるモーショングラフは、物理学でモーションを図解する一般的な方法です。 高校の物理学の学生が知っておく必要のある3つのモーショングラフは次のとおりです。
- 位置対。 時間（バツ対。t)
- 速度対。 時間（v対。t)
- 加速対。 時間（a対。t)
これらのグラフはそれぞれ、オブジェクトの動きのストーリーを伝えるのに役立ちます。 さらに、オブジェクトの位置、速度、および加速度が同じ時間間隔でグラフ化される場合、各グラフの形状は特定の予測可能な方法で関連付けられます。
モーショングラフの設定
すべてのモーショングラフのx軸は常に時間であり、秒単位で測定されます。 したがって、軸には常にラベルが付けられますt（s）。
各グラフのy軸はメートル単位の位置であり、ラベルが付けられていますバツ（m）; メートル/秒単位の速度、ラベル付きv（MS）; またはメートル/秒の2乗で表した加速度、ラベル付きa（MS2)
チップ
位置軸ラベルに注意してくださいバツ（m）–「x」は「x軸」ではなく変位を表します！
モーショングラフは、特定のポイントをグラフ化せずにスケッチされることがよくあります（常にではありませんが）。代わりに、オブジェクトの相対的な動きを表す一般的な形状を示します。
位置-時間グラフ
オブジェクトの位置は、参照フレームに応じて、正または負になります。 図が示すものは何でも、座標平面は一致する必要があります。
自転車で東に、次に西に直線に沿って乗っている子供の例を考えてみましょう。 東を正の方向、西を負の方向と呼びます。
これが彼女の乗車のグラフです：
•••ダナ・チェン| 科学
彼女の乗車の最初の5秒間（t= 0からt= 5）、彼女は一定の速度で東に移動していました。 これは、位置-時間グラフの正の象限にある直線の増加する線で示されます。 別の見方をすれば、彼女の立場は積極的に増加.
次の3秒で（t= 5からt= 8）、彼女は休憩のために立ち止まった。 彼女の位置はこの期間中変化しません。これは、+ 10mに固定された一定の水平線で示されます。
最後に、彼女の乗車の最後の部分で自転車に乗っている女の子（t= 8からt= 15）西方向に加速し始めます。 これは、一定ではない（曲線）線で示され、グラフの負の象限に向かっています。 線の傾きは時間とともに増加し、負の方向に、毎秒より多くの地面をカバーするにつれて、彼女の速度が増加していることを示しています。
彼女がx軸を横切るとき、彼女は始めた場所を通り過ぎたことに注意してください。
速度-時間グラフ
位置-時間グラフは、速度-時間グラフに直接つながります。位置-時間線の傾きは、同じ時間間隔でのオブジェクトの速度を示します。 位置対。 時間は、メートル/秒の別の言い方です。速度の定義です。
この場合、唯一の違いはy軸に何が起こるかです。
前のセクションと同じ自転車に乗っている女の子を考えてみましょう。 乗車の最初の5秒間、彼女は5秒間で10メートル、つまり毎秒2メートル移動しました。
同じ時間間隔で彼女の速度をグラフ化するには、y軸で2 m / sを見つけ、最初の5秒間は平らな線を引きます。 彼女の速度は変化しなかったので、このグラフの傾きはゼロであることを忘れないでください。 （つまり、この時間間隔での彼女の加速度のグラフ化はさらに簡単になるはずです。読み続けてください。）
•••ダナ・チェン| 科学
その後、次の3秒間、彼女はまったく動かなかったので、彼女の速度は突然ゼロに落ちました。 （現実的には、はい、彼女は一瞬以上で2 m / sから0m / sに減速したに違いありません。 ただし、ここでは簡単にするために、彼女の速度が瞬時に変化したと考えてください。）
もちろん、彼女の速度がゼロの場合、それは曲線なしその時間間隔でのグラフ上。 つまり、曲線はx軸の真上にあります。
ついに、少女はスピードを上げ始め、帰路に戻った。 ここで速度グラフが興味深いものになります。
彼女が持っていたと仮定して一定の加速–つまり、毎秒、彼女は前の秒と同じ量だけ速度を上げていました–これは、彼女の速度が一定の速度で上がっていたことを意味します。 このシナリオのひねりは、彼女も方向を変えた.
チップ
負の速度を覚えておいてください減速するという意味ではありません（それは負の加速です）。 それは負の方向に動くことを意味します！
全体として、それは彼女の乗車の最後のセグメントの速度-時間グラフを意味します（t= 8からt= 15）を表示する必要があります彼女の速度が負に成長している直線.つまり、x軸から移動する直線はt=グラフの右下に向かって対角線上で8秒。
加速時間グラフ
これらは学生にとってしばしば注意が必要です。 加速の意味を覚えておいてください。速度の変化.
のために最初の8秒彼女の乗り物の、女の子の速度は変化していませんでした. （ここでも、2 m / sから停止への彼女の瞬間的なシフトを無視します。）
つまり、最初の8秒間、彼女の加速度はゼロでした.
このためのモーショングラフを作成します。ここで、y軸が表示されています。加速度m / sで2したがって、は非常に単純です。
•••ダナ・チェン| 科学
さて、彼女の乗車の最後の部分では、彼女の速度が負の方向に一定の割合で増加します. 速度を上げてから加速です、加速時間グラフは、8秒以降の負の象限に平らな線が表示されます。
よりリアルなモーションマップ
現実の世界では、加速度は一定ではないことがよくあります。 加速時間グラフでは、これは曲線のように見えます。
これに合わせて対応する位置-時間および速度-時間のグラフを計算することは、通常、非微積分ベースの物理学コースの範囲を超えています。 ただし、学生は曲線が一定ではなく、グラフが加速度の変化.
チップ
自分でテストする：前の各グラフ（位置時間、速度時間、加速時間）をどのように修正して、女の子の自転車が休憩前に減速しているのかをより現実的に示しますか？ 読む前に試してみてください！
位置のグラフは、以前とほぼ同じように見えますが、鋭い角が滑らかになっています。 同じことが速度グラフでも起こります-粗い角が滑らかになります。 ただし、さらに、速度グラフの2 m / sから0m / sへの瞬間的なジャンプは、垂直線ではなく、大きな負の勾配を持つ滑らかな傾斜線になります。
加速度グラフでは、5秒のマーク付近で、急な曲線が負の領域に落ち込んでから0に戻り、停止するために必要な負の加速度を示します。 そして、8秒のマークで発生するジャンプは、垂直ではなく、大きな負の勾配を持つ線に単純に湾曲し、-0.5 m / s / sで滑らかに平らになります。