列車の運動（高校の物理）

質問

高校生の物理で分かる話で、
物体が加速（減速）するとき、その物体に

・一定の力が加わっているならば（a=F/mより）等加速度運動
・一定の仕事率（電力）が加わっているならばだんだん加速度が小さくなる加速

になりますよね。（速度が上がるほど、単位時間あたりに力を加える距離が長くなるので、その分力は小さくなる）

このことを踏まえて、電車の加速・減速について考えます。

・電車が、動摩擦力によって減速するならば、動摩擦力は速度にほとんど依存しないので、等加速度運動になるはずです。
・しかし、電車が加速する時に電気エネルギーを変換して加速に使っているならば、加速時には電力一定と考えるべきで、それなら加速度はだんだん遅くなる気がします。

そこで、僕の質問は、
「加速時と減速時で、時間反転すると速度変化の様子が違って見えるのでしょうか。」ということです。

上では、動摩擦力によって減速していると仮定しましたが、もし減速時に運動エネルギーをほかのエネルギー（電気エネルギーなど）に変換して、加速のためのエネルギーとして蓄えるならば、加速時と同じような運動になる可能性もあります。

電車の動力の仕組みに関する予備知識は全く持っていませんが、力学の範囲でそのような違いが明らかになることが面白いと思い、質問しました。

また、運転席の距離メーターを覗いていると、加速時も減速時も、速度が速いときは加速度の大きさが小さいように感じますが、あまり自信はありません。
ご存知の方いらっしゃったら、ぜひお教えください。

回答No.4

rabbit_cat

ごめんなさい。速度が放物線にしたがって変化するというのは嘘ですね。

暇なら自分で計算してみてほしいですが、速度に依存しない転がり摩擦と、速度の２乗に比例する空気抵抗の両方があるとき、速度がtan(t)みたいな感じで変化します。