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【イメージ重視の物理基礎】加速度の求め方とは?

この記事では

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

というひと向けに解説をしていきます。

 

【今回わかること】

  • 加速度とはなにか
  • 加速度の向きについて

 

加速度ってなに?

身の回りの動いているものは、ほとんどが最初から一定の速度というわけではありません

徒競走も自転車も電車も、はじめは止まっている状態から動き出して速くなっていきます。

つまり「加速」してスピードアップしていきます。

この「加速」の「度」合いが加速度というものです。

 

徒競走で走るところを例にしてイメージを固めてしまいましょう。

まず「ヨーイ!」の時点では、突っ立っていたり、クラウチングスタートの構えをします。

つまり静止しているはずです。

次に「ドン!」と合図があってはじめてグングン走るスピードをあげて駆け抜けていきます。

つまり、加速している段階です。

足が速いひとは一気に加速し、足が遅いひとは徐々に加速していきます。

他にも「電車」であれば、はじめはホームで停車(静止)している電車が、徐々にスピードアップ(加速)していくのが加速です。

 

では、この加速の度合いをどうやって測るのか。

時刻ごとの速度を設定しておきます。(ここでの時刻は、ストップウォッチに表示されている時間をイメージしてください)

  • 0秒のとき 0 m/s
  • 1秒のとき 2 m/s
  • 2秒のとき 4 m/s
  • 3秒のとき 6 m/s

ではここで質問です。

1秒ごとに速度はいくつずつ変わっていますか?

 

2ずつ増えている」というのが正解です。

これが加速度の値になります。

つまり、この徒競走での加速度は2ということです。

1秒ごとに 3 m/sずつスピードアップするなら加速度は 3

1秒ごとに 10 m/sずつスピードアップするなら加速度は 10 です。

富士急ハイランドのドドンパはものすごい加速度の乗り物の代表だと思います
(乗ったことない方はYouTubeなどで検索してみてください)

まこと
1秒でどれだけ速度が増えるかが重要!

 

この記事では単位や数式などは触れませんが、気になるという方動画からチェックしてみてください。

 

加速度の向きって?

加速度という言葉のなかに「速度」という言葉が入っています。

速さと速度の違いでもやりましたが、速度とはなんだったか覚えていますか?

速度とは「向き」と「大きさ」の両方を表すものでした。

つまり、加速度にも向きがあるということです。

 

今回も具体例を使ってイメージしてみましょう。

あなたの最寄りの駅から電車に乗って、隣の駅を目指して進んでいるところを想像してみてください。

いま、駅と駅のあいだ辺りを走っているとします。

もちろんある程度のスピードで走っています。

次の駅が停車駅の場合、電車のスピードはどうなるでしょうか。

電車は少しずつスピードを落とし、最終的には停車するはずですよね?

これを数値にして考えてみましょう。

今回は、駅と駅のあいだに着いた瞬間にストップウォッチを押したとします。

  • 0秒のとき 30 m/s
  • 1秒のとき 28 m/s
  • 2秒のとき 26 m/s
  • 3秒のとき 24 m/s

では、今回も質問です。

1秒ごとに速度はいくつずつ変わっていますか?
この電車は、1秒ごとに 2 ずつ「減っている」ことになります。
この減っているというのを符号を利用して表現しましょう。
つまり、この加速度は「ー 2」ということです。
これだと「ん?結局、向きの話ってどこに出てきたんだ?」となってしまう方もいるかもしれません。
実は、向きの話はすでに出てきています。
先ほどの電車の速度は「1秒ごとに2ずつ減っている」というのは分かりましたよね?

これは次のように言い換えることも可能です。

先ほどの電車の速度は「1秒ごとに進んでる向きと逆向きに2ずつ増えている
これが加速度には向きがあるということです。
難しく感じてしまった方は、はじめのうちは次のようにシンプルに考えてもらえれば大丈夫です。

負の加速の場合は、静止したあとも逆向きに加速し続けるという注意点はあります。

しかし、それは慣れてきてからで大丈夫です。

まこと
まずは加速と減速という、イメージしやすいところから理解していきましょう!

 

まとめ

  • 加速度は、1秒でどれだけ速度が変わるか
  • 加速度にも向きがある
  • 向きは符号や言葉で表現する

 

加速度の問題などにもチャレンジしてみたい方はこちらの動画もチェックしてみましょう!

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