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物理が致命的に苦手ならまず「加速度」を克服しよう!


物理が苦手な人が確認すべきこと、

それは、加速度について分かっているかです!

僕が思うに、物理の最初の鬼門は「加速度」の存在だと思います。
「加速度」という単語には"加速"という言葉が含まれており、どんどん速さを上げているような状況を想像するのは容易いです。しかし、これだけでは加速度について理解したことにはなりません。


そもそも"速度"って何だったっけ?


速度については余裕だという人は、ここは読み飛ばしちゃってください。

「速度」に関しては生活でも身近な概念なので、イメージはしやすいと思います。等速直線運動と言われれば、ジョギングをしている人とか、道路を走っている車とか、レーンを転がっていくボウリングの球とか、色々なものが想像できます。

次は、速度の符号に関する話に入ります。符号というのは、プラスとかマイナスのことですね。速度がプラスというのは分かりやすいです。では、速度がマイナスとはどのような状況のことですか?また、速度がゼロというのはどんな状況のことですか?

下の写真のような状況を考えてみたいと思います。

2016111703.jpg

これは、僕たちから見て右方向に時速16kmで走っている人(A君)のイラストです。この状況で、A君はプラスの速度で走っているとします。この図を使って、A君の走る速度がゼロ、もしくはマイナスの状況は、A君がどんな状態のときだと説明できますか?

速度がゼロというのは、A君が走るのをやめて止まっているときです。そして、速度がマイナスというのは、A君が逆方向(左方向)に走っている状況を表します。


加速度については理解していますか?


僕が難しいと思うのは、加速度の意味です。加速度の単位は[$m/s^2$]などと表されますが、単純に速度を時間で割ればいいわけではありません。それだけでも十分厄介です。

ところで等加速度直線運動なんて言う単語を習っていると思います。これは、加速度が一定である運動という意味ですが、これがどんな状況なのかイメージできますか?"等速"直線運動は比較的イメージしやすいですが、等加速度直線運動になると途端にイメージしづらくなりますね。

僕がイメージしやすいと思う例は、真っすぐな坂を転がっていく球です。坂の途中にボールを置くと、最初はゆっくり転がっていくのに、時間が進むごとにどんどん速く転がっていくようになりますよね。つまり加速しているということです。そして大事なのは、転がり始めも、車より速く転がるようになった状況でも、加速度は等しいということです。
なぜこのとき加速度が等しいのかということについては、重力加速度や摩擦に関する話が入ってくるので、ここでは省略します。


加速度の符号


先ほど、速度の符号について考えてみましたが、次は加速度の符号について考えてみたいと思います。加速度がプラスというのは、速度がどんどん早くなっている状況をイメージしてもらえればいいと思います。

加速度がゼロ、についてはどうですか?
ここですんなり「等速直線運動」と答えることが出来れば、この記事を読む必要はないと思います。加速度がゼロというのは、加速をしていない、つまり速度が変わっていないということになるので、等速直線運動となるわけです。

加速度がマイナスという状況はどうでしょうか。
マイナスが付くので、どうしても逆方向に進むというイメージを持ってしまう人もいるかもしれませんが(僕はそうでした)、そうではありません。これは、減速している状況のことを指します。

つまり、山手線で東京駅を出発した電車は、加速度がプラス(加速)、加速度がゼロ(等速直線運動)、加速度がマイナス(減速)という過程を経て、次の神田駅に到着するわけです。


速度と加速度のまとめ


前述の、速度と加速度の符号と、それぞれが表す現象について、下の表にまとめてみました。
+-
速度正方向に進行静止逆方向に進行
加速度加速等速直線運動減速

ここまでだけでも、速度と加速度は全然違うものであるということが分かったと思います。本当は加速度に関して、数式も混ぜながら説明していくべきなのですが、ここでは加速度のイメージをつかむことを優先しました。

記事を読んでみたら、かなり初歩的なことを書いていて消化不良だ、なんて人もいるかもしれませんが、僕も受験生になるまで分かっていなかった概念なので、これを読んで「助かった!」という人がいたら嬉しいです。

気が向いたら、他にも僕が過去につまずいたところを重点に、物理に関する記事も書いてみたいと思います。

分かりにくいところや間違っているところ、怪しいところがあれば、僕の勉強にもなるので気軽にコメントをください!
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コメント

初めまして、えいしんです。

Rh+様、えいしんです。

私の拙いブログにご訪問頂き、有難うございました!
大学4年、人生の岐路ですね!悔いの残らないように頑張って下さい。
物理の加速度、「等速直線運動」については、今聞くとなるほど、ですが、当時は加速度は、「加速or減速」以外のイメージ、無かったですね~。
勉強になりました!

これからも、ブログ訪問させて頂きますね。

それでは、お疲れさまでした。

Re: 初めまして、えいしんです。

コメント&ご訪問ありがとうございます!

加速度ってなかなか難しい概念ですよね(汗)

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プロフィール

Rh+

Author:Rh+
物理学専攻の大学4年生

【趣味】
アニメ、漫画・イラスト描き、
ラーメン、株式投資、etc
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英検準1級、応用情報技術者

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