力、変位、加速度、速度を平面上では

力や変位、速度加速度などを平面上であらわすには大きさと方向をもった量で表す必要があります。ベクトルですよね。今回は3D-CADで必須の平面上での向き大きさの解説です。もちろんSimulationXpressでも必須の項目です。

力は一方向ではない

自動車がまっすぐ走っても走る方向だけに力が加わっているわけではありません。

重力

横に一方向だけの力だと思っても、そこには重力があります。

自動車は横方向だけに力が働いているようでも、重力で下向きの力が働いている。

もっといえば、地球の遠心力や月の引力など空気抵抗など様々な力が影響している。

一方向の力

学習用に一方向だけの力を考えることもあります。

右と左に力が働いた状態。

プラスマイナスで表現してもいい。

直線状で向きを気にしない場合をスカラーという人もいます。言葉は覚えなくても大丈夫です。

たいていの場合は、力にはいくつかの方向があると思ってください。

力についてはのちほど詳しく解説します。

変位の場合

変位は物体が移動した変化量ですので、方向と大きさで表すことができます。

変位を平面で表す

物体の移動量（変位）はベクトル形式で表すことができます。

移動量（変位）の大きさはA点からB点までの距離になります。

変位は途中でC点に寄り道してもあくまでも始点から終点までの距離になります。

ベクトルなんていらないじゃん。

荷物を東京から大阪に運ぶ際に東名高速道路を使う方法と中央高速道路を使う方法がありました（昔）。渋滞覚悟なら距離の短い東名、スピードで勝負なら中央高速。

距離は違いますが、どちらも目的地は一緒で僕たちは東京（始点）から大阪（終点）まで荷物を配達してもらったことになります。

数式だと

とりあえず物理のサイトですので、数式も掲載します。

先ほど記述したように寄り道しようが遠回りしようが変位はA点（始点）からB点（終点）になります。

変位

$$\Delta x = x_1 – x_0 = 1-5 = 4m$$
になります。

上記の式では時間は関係が無いことがわかります。変位はとにかく始点から終点まで移動した量です。

次のページでは、加速度と速度を平面で表した場合です。

このページは以上です。

お疲れ様でした。

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