1.斜面上の物体の運動
運動には主に以下の2つがあります。
①物体に力が加わると、その物体の運動のようすは変化する。
→ 自由落下のように重力が作用し続けると、速さは一定の割合で増加する。
②物体に力が加わらないと、その物体の運動のようすは変化しない。
→ 静止し続けている物体は静止し続ける。
等速直線運動をしている物体は、等速直線運動をし続ける。
ここでは①について詳しく見ていきます。
物体に力が加わるとその物体の運動のようすは変化します。
さらに物体に一定の大きさの力が加わり続ける(同じ大きさの力がはたらき続ける)と、
その物体の速さは一定の割合で変化します。
このような運動を等加速度直線運動といいます。
自由落下も等加速度直線運動の1つです。
自由落下では、物体に重力がはたらき続けています。(重力は一定のまま)
そうすることで、物体の速さが一定の割合で増加します。
↓の図のように摩擦のない滑らかな斜面に物体を置いたとき、この物体は等加速度直線運動をします。
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=438x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/i442118e59478441d/version/1683857853/image.png)
ではこの物体の重力の分力を考えてみましょう。
重力の分力は↓の図のようになります。
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=446x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/ibaaae5557c53c213/version/1683857867/image.png)
物体にはたらく力はこれだけではありません。
斜面から垂直抗力を受けます。↓
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=445x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/i25cd07d51ff30677/version/1683857881/image.png)
※効力の作用点は少しずらしています。
この垂直抗力と(重力の)斜面に垂直な分力がつり合い、打ち消し合います。
よって(重力の)斜面に平行な分力のみが残ります。↓
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=448x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/i02820866db3dfe39/version/1683857899/image.png)
斜面上にある間は、この力がはたらき続けるので物体の速さは変化します。
この力の大きさは斜面を下っている間は一定です。
よって速さの変化も一定(一定の割合で速さが増加)。
つまり等加速度直線運動をするということです。
2.斜面の傾きを変えてみる
摩擦のない滑らかな斜面に物体を置いたときにはたらく重力の分力を考えます。
ここで物体はそのままに斜面の傾きを変えて、分力の大きさを比べてみましょう。↓
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=794x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/ied4e155da049cbcc/version/1683859083/image.png)
①斜面の傾きが小さいとき
重力の斜面に平行な分力が小さくなったことがわかります。
つまり速さの変化の割合は小さくなります。
よって「時間-速さのグラフ」の傾きは小さくなります。
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=393x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/i89af2d68798ce567/version/1683857939/image.png)
②斜面の傾きが大きいとき
重力の斜面に平行な分力が大きくなったことがわかります。
つまり速さの変化の割合は大きくなります。
よって「時間-速さのグラフ」の傾きは大きくなります。
![](https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=386x10000:format=png/path/sb5ba727e3608fdfa/image/ibf750698f3ebeaaf/version/1683857961/image.png)