速さと速度の違い

当サイトの内容は説明を簡単にするために意図的に正確ではない表現を使うことがあります。また、専門家ではないので単純に間違っている可能性もあります。あくまでイメージをつかむ程度に活用してください。

こんにちは~。
今日は速度と速さのお話です。

速度と速さって同じじゃないの?
実は違うんですね~。

速さは大きさのみですが、速度には大きさと向きの情報が含まれています。

数学的に言えば速さはスカラーで速度はベクトルです。

つまり、速度とは「どっち向きにどのくらいの速さか」というのを表しているんですね。

速度には向きがあるのでマイナスの値になることもあります。でも速さはマイナスにはなりません。

例えば車がバックで時速10kmで走っていたとすると、この車の速さは10km/hだけど速度は-10km/hです。

ややこしい…

速さの求め方は小学校でも習う以下の式。

速さ[m/s]=距離[m]/時間[s]

国際単位系では距離はメートル、時間は秒を使うので速さの単位はメートル÷時間でm/s(メートルパーセコンド・メートル毎秒)となりますね。

例えば地点A~Bの距離が50mで、この距離を10秒で進んだとすると速さは

50m/10s=5m/s

ですね。
ところで、この50m間を一定の速さで進んだとはどこにも書いてありません。途中で加速や減速してるかもしれないし、ちゃっかりバックしてるかもしれません。

つまりこの速さは「平均の速さ」ということになります。

じゃあもう少し距離を短くして見てみましょう。地点ABの中点にCを置きます。

A-C-B

A~Bは50m、A~Cは25mです。
もし地点AC間の平均の速さが7m/sとかだったら「最初だけ張り切ってて後でバテてるじゃん!」って感じですね。

ではこのCをもっとAに近付けてみましょう。5m?1m?いやいや5mmぐらいまで近付けちゃいましょう。

地点AC間の距離は5mmで、この区間をハイスピードカメラで見たみたら1ミリ秒で進んでいたとします。

そうすると
5mm/1ms=5m/s

AC間の距離5mmって…これもうほとんど地点Aでの瞬間の速さですよね。でもまだ5mmあるし…もっと近付けちゃいましょう!って言ってどんどん近付けていくと地点Aでの瞬間の速さを求めることができます。

このように近付けていく操作を微分といいます。

話が長くなってきたのでまとめると
・速さは大きさのみ(スカラー)
・速度は大きさと向き(ベクトル)
・「平均の速さ」と「瞬間の速さ」がある
・瞬間の速さは微分で求める

次の記事でさらに詳しい解説をしていきます。
それでは今回はこの辺でさようなら~

次の記事→速さと加速度のx-tグラフ

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