第5回 運動の基本④ 速度と時間のグラフ(v-tグラフ)

第1章 運動の基本
黒沼先生
黒沼先生

黒沼 電蔵
物理の教鞭をとっている
自分より苦労している人間を見ると思わず頬が緩む

波多野さん
波多野さん

波多野さん
勉強が苦手な女の子
困っている人は放っておけない性格      

光井くん
光井くん

光井くん
勉強が得意な男の子
頑張っている人には手を差し伸べたい      

はじめに

黒沼先生
黒沼先生

前回は、x-tグラフ(位置と時間のグラフ)について勉強したのう。

波多野さん
波多野さん

うん!
グラフを見ると、物体が「進んでいる」「止まっている」「戻っている」って分かるんだったよね。

黒沼先生
黒沼先生

今回は、v-tグラフについて勉強してみよう。

波多野さん
波多野さん

「v」って、速度のこと?

黒沼先生
黒沼先生

その通り、よく覚えておったのう。

波多野さん
波多野さん

えへへ。

黒沼先生
黒沼先生

……かわいい。

光井くん
光井くん

先生、今なんか言いました?

黒沼先生
黒沼先生

何も言っておらん。

「v-tグラフ」って何?

黒沼先生
黒沼先生

まずはグラフを見てみよう。

黒沼先生
黒沼先生

縦軸 → 速度 v
横軸 → 時間 t

つまり、「時間が経つにつれて、速度がどう変化したか」を表しているのじゃ。

波多野さん
波多野さん

前回のx-tグラフは「位置」だったけど、今回は「速度」を見てるんだね!

黒沼先生
黒沼先生

そういうことじゃ。
では、運動の種類を選択してスタートを押してみよう。

等速運動を見てみよう

波多野さん
波多野さん

あっ!
物体が一定の速さで進んでる!

光井くん
光井くん

右側のグラフを見ると……、水平な直線になっていますね。

黒沼先生
黒沼先生

うむ。
v-tグラフの水平な直線は、速度が一定であることを表しておる。

加速するとグラフはどうなる?

黒沼先生
黒沼先生

よし。今度は「加速運動」を見てみよう。

波多野さん
波多野さん

だんだん速くなってる!

光井くん
光井くん

グラフも上に向かっていますね。

黒沼先生
黒沼先生

右上がりのv-tグラフは加速を意味しておる。

波多野さん
波多野さん

「時間が経つにつれて速くなっている」ってことだね!

黒沼先生
黒沼先生

その通りじゃ。波多野さんは本当に理解が早いのう。それに比べて……。

光井くん
光井くん

扱いに差があるなぁ。

グラフの「傾き」に注目してみよう

黒沼先生
黒沼先生

加速運動のグラフをもう一度見てみよう。このグラフの傾きには意味があるのじゃ。

光井くん
光井くん

もしかして……「加速度」でしょうか?

黒沼先生
黒沼先生

v-tグラフの傾きは加速度を表す。
傾きが急の場合、短い時間で速度が大きく変化している。つまり、加速度が大きいということじゃ。

光井くん
光井くん

たまには僕もほめてくださいよ。

黒沼先生
黒沼先生

嫌じゃ。

減速するとどうなる?

黒沼先生
黒沼先生

最後に減速運動を見てみよう。

波多野さん
波多野さん

今度はグラフが下がってる!

黒沼先生
黒沼先生

その通り。
速度が時間とともに小さくなるので、グラフは右下がりになる。

光井くん
光井くん

つまり、
右上がり = 加速
右下がり = 減速
ということですね。

黒沼先生
黒沼先生

うむ。
ただし、ここでの「右下がり」というのは、速度の値が小さくなっているという意味であることに注意するのじゃ。

今日のまとめ

黒沼先生
黒沼先生

では、最後に今日の内容を整理しておこう。

グラフ運動
水平速度一定
右上がり速度が増加
右下がり速度が減少
傾きが急加速度が大きい
傾きがゆるやか加速度が小さい
波多野さん
波多野さん

「グラフの高さ」と「グラフの傾き」を分けて考えるのがポイントなんだね。

黒沼先生
黒沼先生

その通りじゃ。
グラフの高さ → その瞬間の速度
グラフの傾き → 加速度
この2つを区別できれば、v-tグラフは一気に分かりやすくなるぞ。

次回 等速直線運動

黒沼先生
黒沼先生

次回は、「等速直線運動」じゃ。

波多野さん
波多野さん

うえぇ。いかにもな言葉がでてきた。

黒沼先生
黒沼先生

前回と今回で学んだグラフと一緒に考えてみよう。

波多野さん
波多野さん

じゃあ、分かりやすく教えてね💕

黒沼先生
黒沼先生

うひょひょひょ。もちろんじゃよ。
安心しなさい。波多野さんが分かるまで、何度でも何度でも丁寧に教えてあげよう。

光井くん
光井くん

僕も質問していいですか?

黒沼先生
黒沼先生

………。

光井くん
光井くん

先生?

黒沼先生
黒沼先生

少しは自分で考えたらどうかね?
なんでもかんでも人に頼るというのは関心せんぞ?

光井くん
光井くん

やっぱり扱いに差があるなぁ。

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