物理を勉強する前に～力学編第6弾(速度は一定とは限らない)～

中学生のみなさんは、

修学旅行、職場体験学習、体育祭といろいろなイベントが終わったぐらいでしょうか？

楽しかったですか？次は部活の大会がやってくるかもしれませんが、

それが終わると…そう、中間テストがやってきますね‼

高校生のみなさんはもう中間テストが始まっている学校もあると思います。

気を抜かずしっかり頑張りましょう‼

さて、前回は速さと速度の違いをお話ししました。

少し難しい内容でしたがさくらっこくん、覚えているかな？

お、さすがさくらっこくん！

速さと速度では向きを考えるかどうかが違いましたね。

以前もお話ししたように運動の向きは力学をやる上で重要です。

運動の向きによって物体の速度は変化します。

前回予告したように今回は「速度は一定とは限らない」というテーマでお話をしましょう。

机の上や平らな板の上でボールを転がすと、ボールはずっと転がっていきます。

転がす瞬間は力が加わるので速度は大きくなりますが、

その後は全く力が加わらないのでずっと同じ速度で進んで行きます。

この運動を「等速直線運動」といい、速度が一定のまま進む運動です。

この運動の特徴は力を全く受けないということです。

そのため、曲がったりせず止まったりせずまっすぐ進むのです。

等速直線運動は速度が一定のまま進む運動でしたが、

この運動している物体に力が加わるとどうなるのでしょうか？

一番身近な例だと自転車に乗っているときがあります。

自転車のペダルをこぐと、だんだん早くなっていきますよね？

ペダルをこぐと、前に進もうとする力が働き、速度がどんどん大きくなっていきます。

自転車が進んでいるときも思い切りペダルをこぐと自転車の速度は大きくなって早く進みます。

ではさくらっこくん、ブレーキを掛けると自転車の速度はどうなるかな？

そう、速度は小さくなっていきます。

ブレーキを掛けると、

自転車には進む方向と逆向きに力が働くので自転車はだんだん減速します。

ブレーキを弱くかけると自転車はゆっくり減速しますが、

急ブレーキのようにブレーキを強くかけると自転車はすぐ減速して止まります。

このように速度は力が加わることで変化するのですが、

力の加える大きさによっても速度の変化は大きくなったり小さくなったりします。

ではどうして速度の変化が大きくなったり小さくなったりするのでしょうか？

物体に力を加えた時、その力の大きさによって速度の変化する割合が変わります。

この速度変化の割合のことを「加速度」といいます。

この加速度によって速度はどんどん変化するのです。

一定の力をずっと加えていくと一定の割合で速度は変化します。

この時、加速度の大きさは変わりません。

この加速度の大きさが変わらない運動のことを「等加速度運動」と言います。

等速直線運動も、働く加速度は0で変わらないので等加速度運動のなかまだと言えます。

物体に加える力をどんどん大きくすると加速度もどんどん大きくなっていきます。

進む方向と逆向きに力を加えると加速度も進む向きと逆にはたらきます。

こうして物体の速度が大きく変化したり減速していくことになるのです。

今日は速度変化には加速度が関わるというお話でした。

ただこれはあくまで地面に対して水平な運動での話。

以前の紹介した落下運動のような縦の運動では働く加速度の種類は違います。

次回は落下運動などの加速度の考え方をお話しします‼