斜面を下る物体の運動
下図のように台車や鉄球が平らな斜面を下るとき、物体は一定の割合で速さが増していく。(速さは時間に比例する)
このとき、物体にはたらく力は重力と抗力の二つであるが、重力の分力である斜面に垂直な分力と抗力とつり合い相殺される。
よって、物体には斜面に平行な分力のみがくわわることで、物体はその方向へ加速する。
この実験において、斜面の角度を大きくするとそれぞれの力は
重力・・・変わらない
斜面に平行な分力・・・大きくなる
斜面に垂直な分力・・・小さくなる
抗力・・・小さくなる
となる。
また、次のようなことも言える。
これについてはエネルギーの単元を見ると分かると思います。
自由落下運動
自由落下・・・物体が自然に落下するときの運動
斜面を下るときの物体の運動も自由落下運動も時間に対する速さ・移動距離のグラフは以下のようになる。
斜面を上る物体の運動
下図のように台車や鉄球が平らな斜面を上るとき、物体は一定の割合で速さが減少する。
物体にはたらく力は斜面を下るときと全く同じであるが、進行方向に対する物体にはたらく力が逆向きなので物体の速さは減少する。
斜面を上るときの物体の運動の時間に対する速さ・移動距離のグラフは以下のようになる。ただし、これはほとんど問題として出題されることが無いグラフなので覚えなくてOK
等速直線運動
これまでに説明した斜面を下る運動、斜面を上る運動は時間に対して速さが変化していた。これは物体にはたらく力の合力がいくらかあったからである。また、この合力が0のときは速度が変化しないということである。
慣性の法則・・・物体にはたらく力の合力が0のとき、静止している物体は静止し続け、動いている物体は等速直線運動を続ける法則のこと。また、この性質のことを慣性という。
「～～～法則を何というか。」なら慣性の法則
「～～～性質を何というか。」なら慣性
という風に、問題文の末尾に注意して答えるとよい。
等速直線のグラフを以下に示す。
それぞれの運動のまとめ
等速直運動のグラフは
斜面を下るor自由落下のグラフは
となる。
時間に対して、速さや移動距離がどのようなグラフになるかは、定期試験や模擬試験や入試の定番の問題ですのできっちりと覚えましょう。
