勻加速直線運動計算器(速度與位移)

根據初速度、加速度和經過時間,計算勻加速直線運動中的最終速度和位移(移動距離)。

使用提示

  • 若要計算減速運動,請為加速度(a)輸入負值(例如剎車減速時可輸入 a = -3)。
  • 位移(x)表示包含方向的位置變化,而非移動的距離。當加速度與初速度方向相反時,在往返運動中位移甚至可能變為負值。
  • 本工具也可用於自由落體計算。將加速度設為重力加速度(約9.8 m/s²),即可求出下落開始後任意時刻的速度和下落距離。
  • 經過時間(t)只能輸入0或正值。如需求解某一基準時刻之前的情況,請以初速度所在時刻為新的起點(t=0)重新計算。

常見問題

勻加速直線運動是指物體沿一條直線以恆定加速度運動的現象。典型例子包括自由落體,以及以恆定力持續剎車減速的汽車。

最終速度公式 v = v0 + at 直接來自加速度的定義(速度的變化率)。位移公式 x = v0t + (1/2)at² 則通過對速度關於時間積分得到,表示初速度產生的位移與加速度帶來的額外位移之和。

加速度為負值意味著存在與初速度方向相反的力,使物體減速(當初速度為正時)。剎車中的汽車,或向上丟擲後因重力而減速的球都屬於這種情況。

可以。自由落體可視為初速度為0(或任意值)、加速度設為重力加速度(約9.8 m/s²,以向下為正方向)的一種勻加速直線運動,按同樣方法計算即可。
ツールくん

閒話 ― 伽利略揭示的"落體定律"

勻加速直線運動這一概念的基礎,通常認為是由17世紀義大利科學家伽利略·伽利萊奠定的。在他之前,人們長期相信亞里士多德的觀點,即"物體越重下落越快"。伽利略通過反覆進行讓球體沿斜面滾動的實驗,證明了物體下落的速度與質量無關,而是隨經過時間成正比地勻速增加。

由於當時還沒有精確計時的時鐘,據說伽利略是利用自己的脈搏和水鍾來測量時間的。由於快速下落難以準確測量,他巧妙地通過減緩斜面坡度來放慢運動速度以便觀察,這種做法也被視為實驗科學的先驅之舉而備受推崇。

這種勻加速運動的思想後來發展為艾薩克·牛頓的運動方程(F=ma),成為經典力學的基礎。時至今日,勻加速運動的公式仍被廣泛應用於汽車制動距離計算、火箭發射軌道設計等眾多工程領域。