等速直線運動をグラフで攻略!x-tグラフとv-tグラフの読み方

「物理って数式ばかりで難しい…」と思っていませんか?実は、「等速直線運動」は、身近な動く歩道やベルトコンベアをイメージすれば、たった2つのグラフで攻略できます!

今回は、テストや入試で必ず狙われる x-tグラフとv-tグラフの読み方を、理科が苦手な方に向けてやさしく解説します。

1. 等速直線運動とは?

文字通り、「一定の速さで、まっすぐに進む運動」のことです。別名「等速度運動」とも言います。

ポイント
ずっと同じペース
速さが変わらない=加速度がゼロ
曲がらずにまっすぐ進む
日常の例
動く歩道・ベルトコンベア
一定のスピードで流れ続ける。速くも遅くもならない状態。
x = vt 「道のり = 速さ × 時間」—— 小学校で習ったあの式と同じです!

2. x-tグラフ:「どこにいるか」がひと目でわかる

縦軸に位置 x、横軸に時間 t をとったグラフです。等速直線運動では原点を通る直線になります。

x-tグラフ:等速直線運動の3パターン
t x O 速い(傾き大) 遅い(傾き小) 逆向き(傾きマイナス)
傾き = 速度
坂道が急なほど速い。
緩やかなほど遅い。
時間が2倍 → 距離も2倍
比例関係になる。
グラフが直線になる理由。
⚠️ テストに出る!傾きのマイナスに注意
グラフが右肩下がり(傾きがマイナス)の場合、逆方向に進んでいることを意味します。「後退している」「負の向きに進んでいる」と読み取りましょう。

3. v-tグラフ:「面積」に注目!

縦軸に速度 v、横軸に時間 t をとったグラフです。等速直線運動では横にまっすぐな直線になります。

v-tグラフ:等速直線運動と逆向きの運動
t v O 正の向き(v > 0) 面積 = 移動距離 逆向き(v < 0)
💡 v-tグラフの2大ポイント
① 等速直線運動 → グラフは水平な直線(速度が変わらない)
② グラフと横軸で囲まれた長方形の面積 = 移動距離

4. 実践!問題を解いてみよう

問題①:2つの物体 A・B のグラフを描く

スタート地点(x = 0 m)から、2つの物体が同時に動き出した。
物体A:5 m/s で正の向きへ / 物体B:3 m/s で負の向きへ
x-tグラフとv-tグラフのようすを答えよ。
1
v-tグラフ:Aは v = +5 の水平線、Bは逆向きなので v = −3 の水平線を引く。
2
x-tグラフ:Aは傾き +5 の直線(右肩上がり)、Bは傾き −3 の直線(右肩下がり)になる。
物体AとBのx-tグラフ(左)とv-tグラフ(右)
t x O x-tグラフ A(+5) B(−3) t v O v-tグラフ A B

問題②:途中で向きが変わる場合

0〜8秒:4 m/s で正の向きに進む / 8〜16秒:4 m/s で負の向きに戻る
グラフのようすと、16秒後の位置を答えよ。
1
v-tグラフ:0〜8秒は v = +4 の水平線、8〜16秒は v = −4 の水平線に切り替わる。
2
x-tグラフ:8秒まで右肩上がり(4×8 = 32 m まで進む)、8秒から右肩下がり(同じペースで戻る)。
3
16秒後の位置:行きと帰りで同じ距離を進むので x = 0 m(元の場所に戻る)。
16秒後の位置:x = 0 m(スタート地点に戻る)
💡 向きが変わっても「移動距離」は積み上がる
移動距離(道のり)は 4×8 + 4×8 = 64 m ですが、変位(位置の変化)は 0 m です。「移動距離」と「変位」を混同しないようにしましょう。

まとめ:これだけは覚えよう!

グラフ縦軸の意味注目ポイント
x-tグラフ位置(どこにいる?)傾き = 速度(急なほど速い)
v-tグラフ速度(どの速さ?)面積 = 移動距離
  • 01等速直線運動 = 速さ一定・まっすぐ = 加速度ゼロ。
  • 02x-tグラフは原点を通る直線。傾きがそのまま速度になる。
  • 03v-tグラフは水平な直線。囲まれた面積が移動距離。
  • 04等速直線運動では「瞬間の速度」=「平均の速度」(ずっと一定だから)。

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