【第２講】グイグイ加速！ ピタッと減速！ ～加速度ってなんだ？～
最終更新日: 2025-06-05 00:53:54
作成者: カリスマ講師
前回、速度は「向きと大きさ（速さ）を持つ量」だって話をしたよね。 思い出してみてほしいんだけど、世の中の運動って、ずーっと同じ速度で動き続けることの方が珍しくないかい？
- 信号が青になって発進する車（だんだん速くなる！）
- 駅に到着する電車（だんだん遅くなる！）
- 放り投げたボール（上にいくほど遅くなって、下に落ちるときは速くなる！） こんな風に、物体の速度は変化することがよくあるんだ。 この「速度がどれくらい変化するのか」を表すのが、今回の主役、加速度なんだ！
１．加速度 (かそくど) とは？ ～速度チェンジの割合だ！～
ズバリ言うと、加速度とは、 「単位時間（例えば1秒間）あたりに、どれだけ速度が変化するか」 を示す量だ。
式で書くとこうなる。
- 加速度 ＝ 速度の変化 ÷ かかった時間 もう少し詳しく書くと、
- 加速度 (a) ＝ (変化後の速度 (v) － 変化前の速度 (v₀)) ÷ かかった時間 (t) （※ v₀ の「₀」は「ゼロ」って読んで、「最初の～」とか「初期～」って意味でよく使われる記号だよ。覚えておくと便利！）
例えば、止まっていた自転車が動き出して、2秒後に東向きに6m/sの速度になったとする。 このときの加速度は…
- 変化前の速度 (v₀) = 0 m/s
- 変化後の速度 (v) = 東向きに 6 m/s (仮に東向きを正(+)とするなら +6 m/s)
- かかった時間 (t) = 2 s だから、加速度 (a) = (+6 m/s - 0 m/s) ÷ 2 s = +3 m/s²
「え？ 単位がヘンじゃない？ m/s² って何？？」って思ったかな？ これは「メートル毎秒毎秒（まいびょうまいびょう）」と読むんだ。 意味は「1秒あたりに、速度が〇〇m/sずつ変化しますよ」ということ。 さっきの例だと「1秒あたりに、東向きに3m/sずつ速度が増していきますよ」って意味になる。だから、
- スタート時： 0 m/s
- 1秒後： 0 + 3 = 3 m/s （東向き）
- 2秒後： 3 + 3 = 6 m/s （東向き） ってな感じで速度が変わっていくんだね！
２．加速度の「向き」が超重要！
速度が向きを持つ量（ベクトル量）だったのを覚えてるかな？ その速度が変化する割合である加速度も、向きを持つベクトル量なんだ。
- 速度と同じ向きの加速度: 物体は加速する（どんどん速くなる）。
- 例：アクセルを踏み込んだ車の進行方向と同じ向きに加速度が生じる。
- 速度と逆向きの加速度: 物体は減速する（どんどん遅くなる）。
- 例：ブレーキをかけた自転車の進行方向と逆向きに加速度が生じる。 そして、ここが面白いポイント！ 減速して速度がゼロになった後も、さらに同じ向きに加速度が働き続けると、今度は逆方向に加速し始めるんだ！
一番わかりやすい例は、真上にボールを投げたとき。
- 上昇中: ボールの速度は上向き。でも、重力によって下向きの加速度（重力加速度っていうんだ）が常に働いている。だから、速度と加速度の向きが逆で、ボールはどんどん減速する。
- 最高点: ボールの速度は一瞬だけゼロになる。でも、下向きの重力加速度は相変わらず働いている。
- 下降中: ボールは下向きに動き始める。このとき、速度も下向き、重力加速度も下向き。だから、速度と加速度の向きが同じで、ボールはどんどん加速して落ちてくる。
どう？ 加速度のイメージ、湧いてきたかな？
３．等加速度直線運動 (とうかそくどちょくせんうんどう) っていうスーパーモデル！
もし、この加速度がずーっと一定だったら、物体の運動ってすごくシンプルに考えられるんだ。 そんな夢のような（？）運動を「等加速度直線運動」という。 文字通り「等しい加速度で、直線上を運動する」ってことだね。
- 一定の力で物体を押し続ける（あるいは引き続ける）と、こんな運動に近くなる。
- さっきのボールの例でいう「重力加速度」も、地球の表面近くではほぼ一定と考えてOK。だから、投げ上げたボールの運動や、物が落ちる運動（自由落下）は、この等加速度直線運動の代表選手なんだ。 この等加速度直線運動には、めちゃくちゃ便利な３つの公式があるんだけど… それは次回のお楽しみにしておこう！ まずは「加速度って何なのか」をしっかりマスターすることが大事だからね！
さあ、今日の講義はここまで！ 「加速度」っていう新しい概念が出てきたけど、どうだったかな？ 一言でいうと、加速度は「速度がどれくらいチェンジするかを表すものさし」みたいなイメージだ。
おまけ
疑問１：加速度のプラスマイナスってどういう意味？
これね、スッキリ理解するためには、まず**「どっち向きをプラスにするか」っていう「正の向き」**を決めることが大前提なんだ。
例えば、まっすぐな道があって、
- 右向きを「正（＋）」、左向きを「負（－）」
と決めたとしよう。このルールの上で考えていくよ。
加速度が「プラス」のとき
これは、**「加速度が右向き（正の向き）に働いているよ」**って意味になる。 じゃあ、このとき物体の速度はどうなるか？
- 物体が右向き（正の向き）に動いている場合:
- 速度もプラス、加速度もプラス。同じ向きだね！
- だから、物体は右向きにどんどん加速する（スピードアップ！）。
- 例：右向きに走っている車が、さらに右向きにアクセルを踏み込むイメージ。
- 物体が左向き（負の向き）に動いている場合:
- 速度はマイナス、でも加速度はプラス。逆向きだ！
- だから、物体は左向きのスピードがどんどん落ちていく（減速する）。
- そして、もし加速度が働き続ければ、いつか止まって（速度ゼロ）、今度は右向きに動き出す可能性もあるんだ！
- 例：左向きに転がっているボールに、右向きの風が吹いているイメージ。ボールはだんだん遅くなって、風に押し戻されるかも。
加速度が「マイナス」のとき
これは、**「加速度が左向き（負の向き）に働いているよ」**って意味になる。
- 物体が右向き（正の向き）に動いている場合:
- 速度はプラス、加速度はマイナス。逆向きだね！
- だから、物体は右向きのスピードがどんどん落ちていく（減速する）。
- そして、もし加速度が働き続ければ、いつか止まって（速度ゼロ）、今度は左向きに動き出す可能性もある。
- 例：右向きに走っている自転車が、ブレーキをかけるイメージ（ブレーキは進行方向と逆向きの力を加えるから、加速度も逆向き）。
- 物体が左向き（負の向き）に動いている場合:
- 速度もマイナス、加速度もマイナス。同じ向きだ！
- だから、物体は左向きにどんどん加速する（スピードアップ！）。
- 例：左向きに坂道を下っている台車が、さらに左向きに押されるイメージ。
まとめると… 加速度のプラス・マイナスは、**「決めた正の向きに対して、どっち向きに加速度があるか」を示しているだけなんだ。 それが「加速」になるか「減速」になるかは、「そのときの物体の速度の向き」**との関係で決まるんだよ。
- 速度と加速度が同じ向きなら → 加速！
- 速度と加速度が逆の向きなら → 減速！
どうかな？ ちょっとややこしいけど、この「向き」の感覚、掴めてきた？
疑問２：速度がゼロでも加速度があるってどういうこと？
これもめちゃくちゃイイ質問だ！「え、止まってるのに加速してるの？意味わかんなくない？」って思うよね。
ここで思い出してほしいのが、加速度の定義だ。 加速度は**「速度がどれだけ変化するか」**だったよね。 つまり、「今、速度がゼロです」っていう状態と、「これから速度が変化しますよ（あるいは、変化の真っ最中ですよ）」っていう状態は、両立できるんだ！
一番わかりやすい例が、前回もちょっと話した**「真上に投げたボールの最高点」**だ。
- ボールをポーンと真上に投げると、だんだんスピードが落ちていって、一番高いところ（最高点）で一瞬だけ速度がゼロになる。ピタッと止まる感じだね。
- でも、そのボールには常に地球の重力が下向きに働いている。この重力がボールに**下向きの加速度（重力加速度）**を生じさせているんだ。
- だから、最高点で速度が0m/sになった瞬間も、ボールにはしっかりと下向きの加速度が存在している。
- その結果どうなるか？ 次の瞬間、ボールは下向きに動き始めるよね？ つまり、速度がゼロだったけど、下向きの加速度のおかげで、下向きに速度が「変化」したんだ！
もし、最高点で加速度もゼロになっちゃったら、ボールは空中にプカプカ浮いたままになっちゃう（笑）。そんなことないよね？
他の例だと、
- 静止している車が発進する瞬間:
- 信号待ちで止まっている車は、速度0m/s。
- 運転手さんがアクセルを踏むと、エンジンが力を出して、車に前向きの加速度が生じる。
- その結果、速度0m/sだった車が動き出す（速度が変化する）。
- つまり、動き出す直前（速度0m/s）から、加速度は存在しているってこと。
ポイントは、「速度がゼロ」＝「その一瞬、位置が変わってない」ってことだけど、「加速度がある」＝「次の瞬間には速度が変わる準備OK！」或者「まさに今、速度が変わるプロセスの中にいる！」ってことなんだ。
映画でスローモーションになるシーンを想像してみて。 ピッチャーが投げたボールがバッターの手元で一瞬止まって見える（速度ゼロのイメージ）。でも、次の瞬間にはカーン！と打ち返される。あの止まって見える瞬間にも、ボールがしなったり、バットが迫ってきたりして、「変化の予兆」や「変化の真っ只中」っていう状況はあるよね。そんなイメージに近いかもしれない。
どうだい？ この２つの疑問、少しはクリアになったかな？ 物理って、こういう「え？そうなの？」って思うところをじっくり考えると、グッと理解が深まるんだ。 また何か引っかかるところがあったら、いつでも聞いてくれよな！ 君の「なぜ？」を解消するのが俺の役目だからね！ 😉