これを読んで誰でもカンタン理解！加速度の求め方

2月も中旬になり、梅の花のきれいな季節になりました。歳を重ねるうちに、花や樹木など自然がより私にとって魅力的な存在になっている気がします。本日もatenaiメディアを読んで頂き、ありがとうございます。ライターのtakataです。

今日は物理のお話。加速度とは何かを基本からわかりやすく説明します。

物理は基本が本当に大切な教科

高校生を指導していると、勉強しているのに物理の点数が伸びない！という人をたくさん目にします。せっかく頑張っているのに点数が伸びない、それはなぜかというと、基本のところの理解が足りてないからです。例えば、「加速度って何？」と聞かれてすぐに答えられるでしょうか。いざ、そう聞かれてみると答えられない！という人が意外といます。

「加速度って何？」の答えはもう少し下のほうで発表します。

勉強で最も意識してほしいことは、「基本を大切に」することです。もうそんな言葉は聞き飽きた！という人もいることでしょう。それでも、何回言ってもいい足りないくらい、意識しながら勉強してほしいことなのです。新しいことを学んだら、人に説明できるくらい、例えば後輩に「速さってなんですか」とか「ばね定数ってなんなんですか」とか聞かれたときに、自分の言葉で答えられるくらいまで、その概念を染み込ませることが大切です。

では、自分の言葉で「加速度とは何か」を説明できるようになるまで、私と一緒に加速度について学んでいきましょう！

加速度とは何か？

加速度とは、「1秒間にどのくらい速度が変化したのか」を表す数値です。

例えば、車が信号が青になって走り始めて、スピードが上がって、次の信号で止まる場合を考えてみましょう。車は走っている間、一定のスピードで走っているわけではありません。

走り始めてから時間が経つにつれて、車のスピードは0kmから10km、20km、40km、80kmと加速していき、次の赤信号が見えてくると30km、10kmと減速していって、最終的には0kmになる、つまり止まります。

このように速度が上がったり下がったりするときに、「1秒間にどれくらいスピードが上がるか」のことを「加速度」と呼びます。

加速度を求める公式「α=Δv/Δt」の意味とは？

教科書によく載っている、加速度の公式は下記の通りです。

αが加速度、vが速度、tが時間のことを表します。

いきなり「Δ」とか出てきて、驚いてしまった方がいたらごめんなさい。この「Δ」は「デルタ」と読み、「どれくらい変化したか」を表すマークです。なので、略さず書くと、下記のように

αが加速度、vが速度(v_oは最初の速度)、tが時間(t₀)を指しています。

「今の速度v」から「最初の速度v₀」をひくと、「どれくらい速度が変わったか」

「今の時間t」から「最初の速度t₀」をひくと、「どれくらい時間が変わったか」

がわかります。これを割り算してあげると、「どれくらいの時間でどれくらい速度が変わったか」つまり「1秒間にどれくらい速度が変わったのか」がわかるんですね。

加速度を実際の例で見てみよう！

上の例で加速度について考えてみましょう。

まずは、動き始めてから0秒〜１秒のとき。

時間tが0(s)のとき、速度vも0(m/s)です。つまり、t₀=0、V₀=0です。

時間tが1(s)のとき、速度vは2.0(m/s)です。つまり、t=1、V=2.0となります。

よってtが0〜1のとき、加速度は

となり、2.0(m²/s)と計算できました。

同様に、動き始めてから1秒〜2秒のとき。

時間tが1(s)のとき、速度vも2.0(m/s)です。

今回は動き始めてから1秒の時を基準としているので、t₀=1、V₀=2.0となります。

時間tが2(s)のとき、速度vは４.0(m/s)です。つまり、t=1、V=4.0となります。

よってtが1〜2のとき、加速度は

となり、2.0(m/s²)と計算できました。

こうやって計算したことで、0〜1秒のときと1〜2秒のときで、加速度は変わっていないことに気づくことができました。勘の良い方はもう気づいたかもしれませんが、この図での物体の運動は、「等加速度直線運動」と呼ばれる運動です。「加速度が変わらない」と名前に入っているように、物体にかかる力の大きさと方向が変わらない運動の場合、この等加速度運動になります。

加速度の単位は[m/s²]

加速度の公式はα=Δv/Δtでした。

では加速度の単位が何かと言うと、「m/s²」です。

このs2（s^2）は秒の２乗を表し、「毎秒毎秒（まいびょうまいびょう)」と読みます。1ｍ/s^2なら、「1メートル・パー・毎秒毎秒」です。

速さの単位がm/sなので、1秒(1s)間にどれくらいそれが変化をするかを知るために、どれくらい速さが変化したかを、その変化にかかった時間で割る、というのが加速度の求め方でした。だから単位が「m/s²」になるのですね。

ちなみにこの単位「m/s²」の成り立ちを知っていれば、この単位を見ただけで、「加速度は変化した速度を変化した時間で割る」と計算できるということが頭に浮かんでくるのではないでしょうか。

さいごに

加速度の話をしてきましたが、いかがだったでしょうか。物体の運動から、時間や速さ、加速度を求める問題は文系・理系問わず必要になる力です。基本から理解することが物理を得意にする秘訣ですので、じっくり時間をかけて、少しずつで良いので物理の基本的な考え方を理解していきましょう。

物理化学専門塾アテナイ オンラインがおすすめな5つの理由

具体的なアテナイの説明をする前に、この記事を読んでいる難関大志望の学生さんにアテナイがおすすめの理由を説明します。

特徴１：物理・化学に特化している

理系難関大の受験には理系科目が必須になることが多く、中でも物理・化学を選択する受験生の割合が多いです。アテナイは、物理・化学に特化して指導しており、過去のデータや傾向に合わせたきめ細かな指導方法ができます。学習塾を検討していて、理系科目を得点源にしたい学生さんにとって最適な選択肢と言えます。

特徴２：マンツーマン指導

集団で授業を受けるタイプの学習塾とは異なり、アテナイはマンツーマンでの指導になります。マンツーマンであれば、生徒ひとりひとりの学習レベルや進み具合や目標に対して不足しているポイントを見つけて対応した指導をしやすく、合格に向けて着実なレベルアップを狙えます。

特徴３：口頭試問による指導

口頭試問による指導とは、講師と生徒の問答を通して指導する方法です。例えば、講師が「〜とはどういうことか」「〜についてどう考えるか」といった出題をし、生徒が問題に対する解答をその場で答えます。その際、「なぜそう言えるのか」「裏付けはあるのか」を適宜講師が確認するといった内容です。面接とは違い、その解答の内容が理路整然としているかという、「解答のプロセス」を重視します。論理的に思考し、それを相手に表現する能力が必要になるため、解答する内容に関しては「深い理解」が求められます。

特徴４：実績豊富なプロ講師による十人十色な授業

アテナイの指導者は、東京大学や九州大学をはじめとする高学歴の講師ばかりです。単に「教え方がうまい」というだけでなく、講師自身も受験の経験から受験生の具体的な悩みや克服方法を熟知していることで、より具体的な解決方法の提案ができる可能性が高まります。

「いきなり口頭試問なんて、レベルが高そう・・・」と思われる学生さんも多そうですが、アテナイでは、口頭試問に慣れていない学生さんでも安心して成績アップを目指せるよう、初めは簡単な問答から始めて、徐々にレベルアップしていきます。

学生さんの学力によって教科書の知識の確認から始まる学生もいれば、難関大学の入試を突破できる論理的な思考力を身に着けるための授業をしている学生もいます。

特徴５：オンラインによる指導

受験生にとって、時間はかなり貴重なものです。特に、現役合格を目指す学生さんにとっては、学校の授業時間外で学習塾での指導を受ける必要があります。そのために移動時間は最小限にしたいですよね。アテナイでは、オンラインにて指導を行なっているので、タブレットやPCを使って自宅から受講できるので、学習の時間効率が高まります。

1つでも当てはまったらアテナイが向いている学生さん！？

・物理・化学に苦手意識があり問題集を開くのも嫌な学生さん

・基礎はできるが、問題演習に対応できない学生さん

・入試レベルの問題で目標の点数が出せない学生さん

・化学・物理を大学入試の得点源にしたいと考えている学生さん

・絶対に志望校に一発合格したいと考えるモチベーションの高い学生さん

・大手予備校のテキストや問題集を予習・復習しても成績が上がらないと悩んでいる学生さん

上記の内容で1つでも当てはまったら、あなたはきっとアテナイに向いている学生さんです。まずは体験授業でアテナイの魅力を体験してませんか？