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【中学理科】等速直線運動とは?例やグラフの見方を解説

等速直線運動

このページでは等速直線運動を中学生向けに解説をしていきます。

  • 等速直線運動とは
  • 等速直線運動のグラフとは?
  • 等速直線運動の例を知りたい

という人は、この記事を読めばバッチリです!

ねこ吉

よろしくお願いします!

うん。よろしくね!

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者7万の教育YouTuberでもあります。

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それでは等速直線運動の解説スタートです!

タップできる目次

等速直線運動とは

等速直線運動とは、速さが一定で一直線上を進む運動のことだよ。

等速直線運動とは
速さが一定で一直線上を進む運動のこと
ねこ吉

速さが一定?一直線?

うん。下の写真を見てみよう。

等速直線運動の図

これは摩擦がほぼ無視できるところを、一定のスピードで一直線に進む球の写真だよ。

このような運動を「等速直線運動」というんだ。

理科では「動き」のことを「運動」というよ。

等速直線運動がおこる条件

ねこ吉

等速直線運動はどのようなときに起こるの?

等速直線運動が起こるには、次のどちらかの条件を満たしたときだよ。

  • 外から力がはたらかない
  • 力がつりあっている

例えば宇宙空間では物体に力が加わらないよね?だから宇宙では、等速直線運動が起きるんだよ。

宇宙での等速直線運動
ねこ吉

永久に止まらずに、一直線に同じスピードで進み続けるんだね!

また、摩擦や空気抵抗が無視できる状態で移動するボールも等速直線運動をおこなうよ。

等速直線運動をするボール

上の図では、まず重力がはたらいているね。地球上では重力は必ずはたらくよ。

だけど重力と同じ力だけ、垂直抗力がはたらいているね。

垂直抗力とは
机や床が物体を支える力のこと

重力と垂直抗力とはつり合っているので等速直線運動の条件を満たしているね。

このような場合も物体は等速直線運動をするんだよ。

注意

実際の地球上では、摩擦や空気抵抗が発生してしまうよ。

そのため等速直線運動はおこらず、スピードが落ち、やがて止まってしまうんだ。

ねこ吉

「摩擦や空気抵抗が無いとしたら」水平に移動する物体は等速直線運動をするんだね!

等速直線運動のグラフ

次は等速直線運動のグラフを紹介するよ。

グラフの見方にはコツがあるから、そのコツをしっかりと押さえようね!

60cm/sの速さで等速直線運動をする物体のグラフ

60cm/sとは「1秒間に60cm進む速さ」ということだね!

この物体のグラフと書くと、次のようになるよ。

速さと時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ
距離と時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ
ねこ吉

え、何でグラフが2つもあるの…?

グラフが2つも出てくると難しく感じるね。

でも、落ち着いて考えれば難しく無いよ。それぞれ解説していくね!

時間と速さの関係を表すグラフ

まずはこちらのグラフを考えてみよう。

速さと時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ

グラフを見るとき、書くときにはポイントがあるんだよ。

 ポイント

グラフの問題を解くときには、横軸とたて軸をしっかりと確認する!

ねこ吉

横軸と縦軸?

うん。このグラフを見ると、横軸が「時間」縦軸が「速さ」となっているね。

速さと時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ

ねこ吉。この問題の物体は、どのような運動をしてたかな?

ねこ吉

「60cm/sの速さで等速直線運動」だね!

ということは、何秒たっても「速さはずっと60cm/s」ということだよね?

ねこ吉

等速直線運動をしているから、そうなるね。

何秒たっても時間はずっと60cm/s。

これをグラフにすると、こうなるよね。

速さはつねに一定
ねこ吉

ほんとだ!これが「時間と速さの関係を表すグラフ」なんだね!

時間と距離の関係を表すグラフ

では続いて、同じ物体の「時間と距離の関係を表すグラフ」を考えてみよう。

時間と移動距離の物体を表すグラフは、次のようになるよ。

距離と時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ
ねこ吉

何で同じ物体のグラフなのに、線の形が変わるの?

不思議に感じるよね。でも、よく考えると当たり前のことなんだ。

まずはグラフの横軸と縦軸を確認しよう。

横軸はさっきと同じ「時間」だね。だけど、縦軸が今回は「移動距離」になっているね。

 ポイントの確認

グラフの問題を解くときには、横軸とたて軸をしっかりと確認する!

ねこ吉、1秒で60cm移動するこの物体。0.1秒では何cm進むかな?

ねこ吉

6cmだね。

その通り!では、0.2秒では?

ねこ吉

1.2cmかな。

そうだね。

  • 0.1秒で6cm
  • 0.2秒で12cm
  • 0.3秒で18cm
  • 0.4秒で24cm
  • 0.5秒で30cm

のように進んでいくよね。これをグラフにすると、次のようになるよね。

距離と時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ
ねこ吉

時間(横軸)が0.1秒のときに距離(縦軸)は6cm。
時間(横軸)が0.2秒のときに距離(縦軸)は12cm。
ほんとだ!

だからこれも、等速直線運動を表すグラフなんだね!

等速直線運動のグラフのまとめ

つまり、等速直線運動を表すグラフは2つ書けるんだね!

速さと時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ
時間と速さの関係を表すグラフ
距離と時間の関係をあらわす等速直線運動のグラフ
時間と距離の関係を表すグラフ

ポイントは、横軸と縦軸を毎回しっかりと確認することだよ!

始めは難しいけれど、何回も練習してみてね!

ねこ吉

わかりました!

等速直線運動の例

最後に、等速直線運動(もしくはそれに近い運動)をする物体のを紹介るすね。

  1. 宇宙など無重力空間を移動する物体
  2. 雨水が重力と空気抵抗がつり合い落ちてくる運動
  3. 車のエンジンの出力と摩擦力がつり合う運動

などが挙げられるね。

①の無重力空間を移動する物体は、始めに紹介したような運動だね。

宇宙での等速直線運動

②空から落ちてくる雨水も、重力と空気抵抗がつり合い、ほぼ等速直線運動をしながら落ちてくるんだよ。

雨水の等速直線運動

③また、車のエンジンの出力と、摩擦力がつり合う場合も、等速直線運動を行うよ。

車の等速直線運動
ねこ吉

これらが等速直線運動の代表例なんだね!

うん。みんなもぜひ探してみてね!

まとめ

これで等速直線運動の解説を終わるよ!

用語やグラフをしっかりと覚えておこうね!

速さはつねに一定
移動距離は時間に比例

それではまたいつでも遊びにきてねー!

ねこ吉

ばいばいー!

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また、2022年10月に学習参考書も出版しました。よろしくお願いします。

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この記事を書いた人

東京を拠点に活動する教育フリーランス  専門は理科教育学  所持教員免許は中学と高校の理科  

理科の教材や学習法を研究中!
さまざまな出版社の理科教材や解説を作成してます。

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