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力がはたらかない物体の運動

1 速さが変化しない物体の運動

 物体に力がはたらかない場合(物体にかかる力の合力が0のとき)物体は静止している状態か,一定の速さで運動します。

(1)等速直線運動

 一定の速さで一直線上を進む物体の運動のことをいいます。等速直線運動しているとき,進行方向に対しての物体にかかる合力は0となります。

  • 速さ-時間のグラフ

     時間にかかわらず常に時間が一定なので時間による速さの変化はありません。

  • 移動距離-時間のグラフ

     一定の速さで運動するので,移動距離と時間の関係は比例関係となります。グラフの傾きは物体の速さを表し,速さが大きい物体ほどグラフの傾きは大きくなります。

    (公式) 移動距離[m]=速さ[m/s]×時間[s]

(2)等速直線運動する物体にかかる力

 運動している物体に力がはたらいていてもそれらの力がつり合っている場合には,力がはたらいていない場合と同じになり物体は等速直線運動をします。

  • なめらかな水平面上をすべるドライアイスの運動

     ドライアイスの表面から二酸化炭素の気体が出ているために摩擦力がほぼ0の状態となり,等速直線運動します。上下の方向は重力と抗力がつり合っている状態です。

  • 水平な道を一定の速さで走る自転車や自動車

     水平な道を一定の速さで走る自転車は,進行方向に対してはペダルをこぐ力と摩擦力や空気抵抗の力がつり合っています。上下の方向には重力と抗力がつり合っています。自動車の場合は進行方向に対してはエンジンの力と摩擦力や空気抵抗の力がつり合っています。上下の方向には重力と抗力がつり合っています。

  • 地表付近の雨粒の運動

     地表付近の雨粒はほぼ等速直線運動で落下してきます。これは鉛直方向に落下してくる場合,雨粒の重力と空気抵抗の力がつり合っているためです。

(3)慣性の法則

 物体には「物体に外から力がはたらかない場合や,力がはたらいてもそれらがつり合っているとき,静止している物体はいつまでも静止し,運動している物体は等速直線運動をし続ける。」という性質があります。これを慣性の法則といいます。

  • コイン落としのコイン

  • ダルマ落としのダルマ

  • 電車のつり輪

2 2つの物体間にはたらく力と運動

(1)作用と反作用

 ある物体Aが他の物体Bに力を加えるとき,同時にAはBから力を受けます。AからBに加えた力を作用というときAがBから受ける力のことを反作用といいます。

(2)作用・反作用の法則

 作用と反作用は2つの物体間で同時にはたらきます。その大きさは等しく一直線上にあり向きは反対となります。

  • つり合いの力との違い

     作用,反作用は2つの物体に別々にはたらきますが,つり合っている2力は1つの物体にはたらきます。

(3)作用・反作用の例

  • 壁を押した場合
  • AがBを押す場合
  • ロケットの原理
  • 平面上の物体
  • 歩く場合

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