物の動きのイメージ　〜減速運動〜

ここでは摩擦等の力によって減速する運動を扱います。
減速というのは、速さが遅くなるということで、言うなれば負の加速をするということですが、それは言葉遊びみたいなものなのであまり気にしないことにします。
始めに動いていて最後に止まるという意味で、これまで扱ってきた運動とは違うので少し詳しく説明します。

実は減速運動の例を見る方が加速運動の例を見るより簡単です。
それには物を投げ上げる運動を見ればいいのです。
物を上にほうり投げると、投げた直後は上にある速さで飛んでいきますが、だんだん遅くなって、やがてもう上には昇れなくなり、地面に落ちてきます。
地上ではすべての物に重力が働くので、物が上に動いている間も重力は下向きに働いています。
物の動いている方向と逆向きに力が働いているのでその物は遅くなりますね。

では、その様子をよく観察してみましょう。
手に何か物を持って、それを軽く真上に放ってみてください。
そうすると、いったん空中に投げ上げられますが、すぐに手のひらの上に落ちてくると思います。
手から離れた瞬間は速いのに、上に昇りきって落ち始める辺りはゆっくりになっているのが分かると思います。
それは重力が動いている方向とは逆向きに働いているので、その物はだんだんと遅くなり、最後には止まって、今度は前項でやったように加速運動を始めるからです。
その様子をシミュレーションを使って詳しく見るとこうなります。

始めは上に向かって動いているのが、重力が下向きに働いているので箱は減速します。
重力は物が地上にある限り常に働いているので、どんどん箱は減速して動きがゆっくりになっていきます。
どんどん減速するのですから、最後には止まります。
止まったら、今度は逆に重力によって加速します。
箱は常に下方向に引っ張られていて、始めは上向きに動いていたので減速しましたが、減速するだけしきってしまえば、今度は落ち始める番です。

それをもっと見やすくしたのが下のアプレットです。
０．５秒ごとに箱があった位置を、箱が上に昇っている時だけ図示してあります。
上に行くにしたがって、箱と箱の間隔が短くなっています。
これはある一定の時間の間に進む距離が短くなったということで、つまり減速したということですね。

さて、次は床を滑る箱の例です。
日常的に目にする物の運動は、最後には速さ０の、止まった状態に落ち着きます。
それは日常の世界ではあらゆるところに摩擦力が働いていて、動いている物を減速させるからです。
摩擦力は常に動いている物を止めようとする方向に働くので、物の運動を止めます。

この運動では、始め左から右に動いていた箱が、床からの摩擦でどんどん減速し、最後には止まってしまいます。
摩擦は動く方向と逆、つまり今は左方向に働いています。
箱は右に動いているので、摩擦によって箱は減速します。
動摩擦力は動いていないと働かないので、止まった箱はずっと止まったままでいます。

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