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中学物理⑤ 運動とエネルギー

速さ はやさ Speed
決まった時間の中でどのくらいの距離(道のり)を移動するかを示したものを「速さ」といいます。速さは「距離÷時間」で求めます。

ちなみに、日常生活では「速さ」と同じ意味で「速度」と言ってしまうことがありますが、理科の世界では2つ別物とされていますので注意が必要です。(ただし、速さと速度の違いは中学レベルでは気にしなくてよいです。中学レベルの理科と数学では「速度」の方の計算はでてこないので、速度という用語を使わずに速さという用語のみを使っておくほうが、高校になったときにスムーズにいくと思います。)

平均の速さ へいきんのはやさ Average speed 
と 瞬間の速さ しゅんかんのはやさ Instantaneous speed
全体の移動距離÷全体でかかった時間で求められる量を平均の速さといいます。平均の早さと対比させられるのは瞬間の速さです。両者がどう違うかというと、例えば、100km離れた場所に車で行ってちょうど2時間かかった、という場面を想像して見てください。平均の速さは、「100km÷2時間=50km/時」、つまり、1時間に50km進む速さになります。しかしながら実生活での車の移動を考えてみると、信号で止まることもあれば、高速道路で80kmのスピードを出したりするので、常に50kmの速さで走っているわけではないのが理解できると思います。もっと正確に言えば、瞬間瞬間で車の速さは変わっているわけです。この一瞬の速さのみを考えたのが「瞬間の速さ」です。平均の速さは物体の移動の全体像を理解するのに役立ち、瞬間の速さはある地点ではどういう振る舞いをしているのかという理解に役立ちます。
瞬間の速さの計算方法は高校生になるまで習い始めません。割り算をちょっと高級にした「微分(びぶん)」という計算方法によって瞬間の速さを求めることになります。

等速直線運動 とうそくちょくせんうんどう;等速度運動 とうそくどうんどう Motion with constant velocity; Constant velocity motion

速度が全く変わらない運動のことを等速直線運動(等速度運動)といいます。速度は速さと似ていますが違う考えです。速度は「方向」も考えなければならないものです。ただ、中学ではあまり速度と速さの違いを気にしなくてよいと思います。

慣性の法則 かんせいのほうそく Law of inertia; Newton's first law
他の物体などから力が加えられないかぎり、物体というのはその運動状態(または静止状態)を続けると考えられています。これを慣性の法則といいます。慣性とはその状態を維持しようとする性質のことです。どんな物体にもこの性質があると考えられています。「慣」という漢字は「慣れる」「習慣」など、何度も同じ事を繰り返すという意味合いがある漢字です。

エネルギー Energy

エネルギーとは他の物体に仕事を行うという能力のようなものだと思ってください(ここでの仕事は物理学における仕事です)。エネルギー自体は目には見えません。熱(熱エネルギー)や電気(電気エネルギー)など様々なエネルギーの形態を観察することによって、間接的にエネルギーというものを認識しています。

位置エネルギー いちえねるぎー Potential energy
物体がある位置にあることによって物体の中にエネルギーが蓄えられています。このエネルギーを位置エネルギーといいます。物体が移動すると位置エネルギーは運動エネルギーに形態を変えます。

運動エネルギー うんどうえねるぎー Kinetic energy
運動している物体が持っているエネルギーのことです。

力学的エネルギー りきがくてきえねるぎー Mechanical energy

位置エネルギーと運動エネルギーを合わせて力学的エネルギーといいます。

エネルギー保存の法則 えねるぎーほぞんのほうそく Law of conservation of energy

ある実験をするときなどは、他の環境から切り離した空間を考えることが多いですが(そうしないと観察対象などが多すぎてめちゃくちゃになってしまうからです)、その空間の中にあるエネルギーの量というのは常に一定で変化しないという法則です。エネルギーというのは色々な形態をとりますが(熱や電気など)、他の形態に変わるだけであってエネルギーの総量が減ったり増えたりはしないのです。
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