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高校物理

等加速度運動シミュレーター

初速度と加速度をスライダーで操作し、x-t、v-t、a-t グラフをリアルタイム可視化。物体の動きをアニメーションで確認しながら、等加速度運動の本質と SUVAT 方程式を直感的に理解できます。

パラメータ設定
初速度 v₀
m/s
加速度 a
m/s²
表示時間 T
s
再生コントロール
経過時間 0.00 s
現在の状態
計算結果
0.00
位置 x (m)
5.00
速度 v (m/s)
2.50
停止時刻 (s)
← 原点(中央)→
📍 位置–時刻グラフ(x-t)
🏃 速度–時刻グラフ(v-t)
⚡ 加速度–時刻グラフ(a-t)
理論・主要公式
$$x = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$$ $$v = v_0 + at, \quad v^2 = v_0^2 + 2ax$$

等加速度運動とは?

等加速度運動は、加速度が時間によって変化しない運動です。位置、速度、加速度の関係がシンプルなので、グラフの読み方と運動方程式の対応を理解する入口になります。

$$v(t)=v_0+at$$ $$x(t)=x_0+v_0t+\frac{1}{2}at^2$$

速度は時間に対して直線、位置は時間に対して放物線になります。加速度が負でも、初速度の向きや大きさによって途中で折り返す動きが生じます。

グラフの読み方

x-tグラフ:曲線の傾きが速度です。傾きがゼロになる点は、物体が一瞬止まって折り返す点を表します。

v-tグラフ:直線の傾きが加速度です。時間軸との間の符号付き面積が変位になります。

a-tグラフ:等加速度運動では水平線になります。加速度の符号は運動の向きではなく、速度がどちら向きに変化しているかを示します。

理解を深める会話

🙋
学生
初速度10 m/s、加速度-5 m/s²にすると、なぜ途中で戻ってくるのですか?
🎓
博士
加速度が初速度と反対向きなので、速度が毎秒5 m/sずつ小さくなります。2秒後に速度が0になり、その後は逆向きに速度が増えていきます。x-tグラフの頂点がその折り返し点です。
🙋
学生
v-tグラフの面積が変位というのはどう使いますか?
🎓
博士
時間軸より上の面積を正、下の面積を負として足します。正負の面積が打ち消し合えば、物体は元の位置に戻ったことになります。

実生活での例

自由落下:空気抵抗を無視すると、地表付近では重力加速度がおおむね一定です。

自動車の制動:一定の減速度で止まる近似を使うと、停止距離や停止時間の目安を計算できます。

搬送機・エレベーター:加減速をなめらかに制御する前段階として、等加速度運動の考え方が使われます。

よくある質問

必ずしもそうではありません。加速度は速度の変化方向を表します。初速度が負なら、しばらく左向きに動きながら速度の絶対値だけが小さくなることがあります。
いいえ。速度が0でも加速度が残っていれば、その直後に逆向きの速度が生じます。投げ上げ運動の最高点が典型例です。
このページは加速度一定の基本モデルです。空気抵抗や摩擦を含むと加速度が速度や時間で変わるため、別の運動方程式が必要になります。

注意点

等加速度運動は理想化モデルです。実験や設計では、空気抵抗、摩擦、制御遅れ、加速度の立ち上がり時間などが結果に影響します。まずこのページで基本形をつかみ、必要に応じてより詳細なモデルへ進むのが自然です。