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공학 문제해결/물리

【물리】 속도-시간(V-t) 그래프 해석 예시

"Life engenders life. Energy creates energy. It is by spending oneself that one becomes rich." - Sarah Bernhardt

"생명은 생명을 낳는다. 에너지는 에너지를 창출한다. 사람이 부자가 되는 것은 자신을 소모시킴에 따라 일어난다." - 사라 베른하르트


안녕하세요. 이번에는 물리, 동역학에서 나오는 문제 중에 속도-시간(V-t) 그래프의 예시를 하나 가져와서 해석해보겠습니다. 아래의 그래프를 상대로 해석하는 예시일뿐이니 이걸 통해서 다른 그래프를 해석하시는 데에 도움이 되길 바랍니다.


[속도-시간 그래프 예시]



[그래프 해석 예시]

① 우선, x축이 시간, y축이 속도를 나타내고 있습니다.
(단위도 적혀있으니 한번 보고 가겠습니다. 각 단위의 SI단위는 시간은 s(초), 속도는 m/s, 가속도는 m/s^2, 거리는 m 입니다.)

② y축의 '속도'는 속력과 방향을 포함하는 개념입니다. 위 그래프에서는 속도가 모두 양(+)이기 때문에, 정방향으로 일직선 운동을 하고 있습니다.

③ '거리 = 속력 x 시간' 이라는 개념을 통해 속도-시간 그래프의 면적은 '이동거리'를 나타냅니다. 즉, 위에서 각 이동거리는, 0 ~ 5초에서는 50m, 5 ~ 10초에서는 100m, 10 ~ 14초에서는 40m를 이동하였습니다. 이때, 방향은 속도가 모두 정방향(+)이므로 (+)방향으로 이동거리가 증가했습니다. (이때, 10 ~ 14초 구간에서 속도가 감소하긴하지만, (-)의 값을 가지지 않기 때문에 속력만 작아질뿐 방향은 그대로입니다.) 그리고 0 ~ 14초 구간의 전체 속도변화는 0입니다.

④ 즉, '총' 이동거리는 50 + 100 + 40 = 190m 입니다.

⑤ 속도-시간 그래프에서 기울기는 '가속도'입니다. 즉, 0 ~ 5초에서는 가속도가 4m/s^2, 5 ~ 10초에서는 0m/s^2, 10 ~ 14초에서는 -5m/s^2 입니다. 이때, 가속도가 음(-)의 값을 가진다고 방향이 바뀐 것은 아닙니다. 위 ③번을 참고해주세요.

⑥ 0 ~ 14초 사이 전체 가속도는 최초 속도와 최종 속도의 차이가 0이므로 전체 가속도는 0입니다.

⑦ 구간마다 기울기가 일정하기 때문에, '구간별로 등가속도 운동을 한다'라고 말할 수 있습니다. 단, '전체적으로' 등가속도 운동을 한다고 표현할 수는 없습니다.