【高校生向け】物理を勉強する前に　―力学編第5弾　速度の考え方について―

こんにちは、出雲三中前教室の白枝です。

9月になりましたね。修学旅行や体育祭と様々な学校行事があり楽しい時期ですね‼

私も今月末にある地区の運動会でリレーに出場することになりました。

怪我しないように頑張ってきます‼

さて、物理を勉強する前にシリーズは今まで運動の様子を解説してきましたが、

今回からは実際の問題を解くのに必要な要素を解説していきます。今回は物体の「速度」のお話です。

みなさんは今まで「速さ」を求めることを算数や数学でやってきましたよね。

さくらっこくん、速さはどうやって求めるのかな？

そうですね、速さ＝道のり÷時間でも停めましたね。

いわゆる「みはじ」または「きはじ」ですね。

実は物理でも考え方は同じですが、物理では「速度」を求める式として使用します。

速さと速度はどう違うのでしょうか？

以前のブログでも説明しましたが、力には働く向きがありました。

力が働く向きがあるから物体の運動の向きが決まるのです。

実は速度にも向きが存在します。

「この向きに秒速〇cmの速さで進む」ことを表しているのが速度です。

つまり速さは1秒あたり、1分あたり、1時間あたりにどれだけ進むのかを表すものですが、

速度は更にどの向きにどれだけの速さで進んでいるかを表すものです。

みなさんは絶対値はもう習いましたか？

簡単に言うと様々な物の量を表すものが絶対値です。

距離や身長、体重など、身の回りのものの量は全て絶対値で表されます。

この絶対値は必ず0以上の数字で表現します。

例えば自分の身長を測るとき、測定結果はマイナス何センチとは言わないですよね？

しかし前回測った結果と比べるときは「前回よりマイナス何センチ」と言うときがありますよね？

ある基準を決めてそれと比べた時の量はマイナスになることがあります。

図のようにさくらっこくんが分速150ｍで走っているとしましょう。

このときさくらっこくんはどちらの方向に進むのでしょうか？

実は速さで表すと進む向きは関係ないのです。

今回の場合、速さで大事なのはあくまで

1分間に何メートル進むかなので、速さは必ず0を含めた正の数で表されます。

動いていなければ分速0ｍと表されます。

このことから速さは絶対値で表されます。

では速度はどうでしょうか？

先ほど速度はどの向きに進んでいるかを表すと説明しました。

図のようにさくらっこくんは左を向いているので、左の方向に進むことを基準としましょう。

そうすると左向きが正の向きとなるので、さくらっこくんの速度は分速150ｍと表現できます。

しかし右向きに進むとするとさくらっこくんの速度は分速-150mと表されます。

左に目的地があるとすると左に進めば目的地に近づいていきますが、

右向きに進むと目的地から遠ざかってしまいますよね。

遠ざかる＝マイナスと考えれば速度がマイナスになるのは納得がいきますよね。

このことから速度は絶対値で表さず、マイナスがついた表現になります。

中学生のみなさんはこれから習うことですが、速さには2種類あります。

ある区間の距離をかかった時間で割って求める「平均の速さ」と、

スピードメーターで表示される「瞬間の速さ」があります。

実はどちらも求め方はみはじで求めるのですが、基準となる時間が異なるのです。

『瞬間の速さ』は、

一定時間で進んだ距離から出すのですが、その時間がとてつもなく短い時間で計測します。

一方『平均の速さ』は、

かかった時間の合計で計算するので、ずっと一定の速さで進んだように見えます。

数学でよく出る速さの問題はこの「平均の速さ」を求めていると考えて下さい。

今回は速さと速度の違いや速さの種類についてのお話でした。

物理の速度のお話はこれで終わりではないので次回も続編ということで速度の話をしていきますね。

次回は「速度は一定とは限らない!?」という内容をお送りします。お楽しみに‼