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【イメージ重視の物理基礎】加速度の求め方とは?

  • 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

このような方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

加速度とはスピードが変化する量

身の回りの動いているものは、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少しずつ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してみましょう。

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。

「ドン!」という合図で、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、加速している状態です。

足が速いひとは一気に加速し、足が遅いひとは少しずつ加速していきます。

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)していきます。

 

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 0m/s
  • 1秒のとき 2m/s
  • 2秒のとき 4m/s
  • 3秒のとき 6m/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 3m/sずつスピードアップするなら加速度は3

1秒ごとに 10m/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です。

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。

 

加速度にも向きがある

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学習しましたが、速度とは『向き大きさの両方を表すものでした。

同様に、加速度にも向きがあります

 

今回も具体例を使ってイメージしてみましょう。

最寄り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、駅と駅のあいだを走っているとします。

ある程度のスピードで走っているはずです。

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て最終的には停車します。

この電車の動き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ときにストップウォッチを押したとします。

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

 

電車の速度は、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』というのを符号で表現すると、加速度は『-2』と表します。
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」ということでした。

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
つまり、加速度にも向きがあるということです。
はじめのうちは次のようにシンプルに考えましょう。

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があります。

しかし、それは加速というイメージに慣れてからで大丈夫です。

まこと
まずは加速・減速というイメージから理解していきましょう!

 

まとめ

  • 加速度とは『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

 

加速度の問題に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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