「急ブレーキで、体が前に倒れそうになるのはなんで…？」
「慣性の法則って、結局なにを言っているのか分からない…」
- 慣性の法則とは何かを、一言で説明できるようになりたい
- バスや電車の例で、体がどちらに傾くかを間違えずに答えたい
- 入試の記述問題で、「慣性」を使って理由を書けるようになりたい
こういう人に向けて書きました。
結論からいうと、慣性の法則とは、物体に力がはたらかないとき（または力がつり合っているとき）、止まっている物体は止まり続け、動いている物体は等速直線運動を続ける、という決まりです。
急ブレーキで体が前に傾くのは、体が「それまでの動きをそのまま続けようとする」からです。
慣性の法則とは
物体には、いまの運動の状態をそのまま続けようとする性質があります。
この性質を、慣性といいます。
慣性の法則とは、慣性によって次のようになる、という決まりです。
- 力がはたらいていない（または力がつり合っている）とき、止まっている物体は、いつまでも止まり続ける
- 力がはたらいていない（または力がつり合っている）とき、動いている物体は、同じ速さで一直線上を進み続ける（等速直線運動）
ポイントは、「止まっているとき」と「動いているとき」の両方があることです。
慣性の法則というと動き続ける話ばかり思い浮かべがちですが、止まり続けるのも慣性の法則です。
下の図は、だるま落としです。
下の段を木づちで横からたたくと、たたかれた段だけが飛び出し、上のだるまは真下に落ちます。
上のだるまは、止まり続けようとするからです。
動いている物体が続ける等速直線運動については、下の関連記事で説明しています。
身のまわりの慣性の例
慣性の例は、毎日の生活の中にたくさんあります。
まず、次の3つを押さえましょう。
例① バスが急に発進すると、体が後ろに倒れる
止まっていたバスが急に走り出すと、乗っている人の体は、進行方向と反対の後ろに倒れそうになります。
バスの床は前に動き出しますが、体は止まり続けようとするので、体だけが取り残されて、後ろに傾くのです。
例② バスが急ブレーキをかけると、体が前に倒れる
走っているバスが急ブレーキをかけると、乗っている人の体は、進行方向の前に倒れそうになります。
バスは止まりますが、体はそれまでの速さで進み続けようとするので、前に傾くのです。
例③ カーブで、体が外側に倒れる
バスや電車がカーブを曲がるとき、乗っている人の体は、カーブの外側に倒れそうになります。
乗り物は向きを変えますが、体はそのまま直進し続けようとするからです。
そのほかの例
- 机の上のクロスを勢いよく引くと、上にのせた食器は、その場に残る（止まり続けようとする）
- ハンマーの柄を地面にトンとぶつけると、ハンマーの頭がしっかり柄に入る（動き続けようとする）
- 自転車のペダルをこぐのをやめても、しばらく進み続ける（ただし、これは摩擦で少しずつ遅くなる）
慣性の法則の考え方
慣性の問題は、次の順番で考えると間違えません。
- まず、力がはたらく前の物体が、止まっているのか、動いているのかを確かめる
- 次に、乗り物（床や台車）の動きがどう変わったかを確かめる
- 最後に、物体は「はじめの状態を続ける」と考えて、乗り物との差を見る
例題: 急ブレーキで、体はどちらに傾く
例題: 一定の速さで走っている電車が、急ブレーキをかけました。
電車の中で立っている人の体は、進行方向の前と後ろのどちらに傾きますか。
急ブレーキの前、人は電車と同じ速さで進んでいます。
急ブレーキで電車の速さは下がりますが、体は慣性で、はじめの速さのまま進み続けようとします。
そのため、体は電車より前に出る形になります。
答え: 前（進行方向）
よくある間違い
間違い① 力がなくなると、動いている物体は止まると思う
「動いているものは、力を加えないと止まってしまう」と考える人が多いです。
でも、力がはたらかなければ、物体は等速直線運動を続けます。
現実の世界では、摩擦力や空気抵抗がはたらくので、物体はだんだん遅くなって止まります。
止まるのは、力がなくなったからではなく、動きをさまたげる力がはたらいたからです。
間違い② 急ブレーキで、体が前に押されたと思う
急ブレーキのとき、「体が前に押された」と感じますが、体を前に押す力がはたらいたわけではありません。
体は、はじめの速さのまま進み続けようとしているだけです。
テストでは、「前向きの力がはたらくから」ではなく、「慣性で、はじめの速さで進み続けようとするから」と書きましょう。
間違い③ 慣性は、動いている物体だけにはたらくと思う
慣性は、止まっている物体にもあります。
だるま落としや、クロス引きのように、止まり続けようとする例もよく出ます。
間違い④ 「慣性の法則」と「慣性」を混ぜてしまう
慣性は「性質」、慣性の法則は「決まり」です。
「物体にはもとの運動を続けようとする性質（慣性）がある」、「力がはたらかないとき、物体は慣性によって静止か等速直線運動を続ける（慣性の法則）」と、区別して覚えましょう。
入試ではこう出る
入試では、主に次の2つの形で出ます。
- 電車やバスの中で、物体や体が動く向きを、図の矢印から選ばせる問題
- 慣性の法則を使って、理由を説明させる記述問題
図の問題では、「進行方向」の矢印と、ア・イの矢印の向きを、まず確かめます。
下の図は、電車に乗っているAくんの図です。
進行方向は右向きです。
図のアは左向き（進行方向と反対）、イは右向き（進行方向）の矢印です。
電車が急ブレーキをかけたときは、Aくんの体は進行方向のイに傾きます。
電車が急に速くなったときは、体は進行方向と反対のアに傾きます。
記述問題では、「物体には、もとの運動を続けようとする性質（慣性）があるから」の形で、慣性の語を入れて書くと点がもらえます。
練習問題
問1: 止まっていたバスが急に発進しました。
バスに乗っている人の体は、進行方向の前と後ろのどちらに傾きますか。
問2: 走っているバスが急ブレーキをかけました。
バスに乗っている人の体は、進行方向の前と後ろのどちらに傾きますか。
問3: 次の文の（ ）に当てはまる言葉を答えなさい。
物体に力がはたらいていないとき、または力がつり合っているとき、止まっている物体は（①）、動いている物体は（②）を続ける。
問4: 上の「入試ではこう出る」の図で、電車が一定の速さで進行方向に走っています。
この電車が急ブレーキをかけたとき、Aくんの体は、図のア・イのどちらに傾きますか。
問5: だるま落としで、下の段を木づちで横から強くたたくと、たたかれた段だけが飛び出し、上のだるまが真下に落ちます。
この理由を、「慣性」という言葉を使って説明しなさい。
解答と解説
問1の答え: 後ろ
バスが走り出すと、床は前に動きます。
でも、体は止まり続けようとするので、体は取り残されて、後ろに傾きます。
問2の答え: 前
走っているときは、体もバスと同じ速さで進んでいます。
バスが急に止まっても、体ははじめの速さで進み続けようとするので、前に傾きます。
問3の答え: ① 止まり続け（静止し続け） ② 等速直線運動
これが慣性の法則です。
止まっている物体は止まり続け、動いている物体は同じ速さで一直線上を進み続けます。
問4の答え: イ
図の進行方向は右向きで、イは右向きの矢印です。
急ブレーキで電車の速さは下がりますが、体は慣性で、はじめの速さで進み続けようとします。
そのため、体は進行方向のイに傾きます。
問5の答え: 上のだるまは、慣性によって止まり続けようとするので、下の段が飛び出しても、その場に残って、重力で真下に落ちるから。
たたかれた段は、横に力を受けて飛び出します。
上のだるまには、横向きの力がほとんどはたらかないので、慣性で止まり続けようとします。
下の段がなくなると、上のだるまは重力で真下に落ちます。
まとめ
- 慣性は、物体がいまの運動の状態を続けようとする性質
- 慣性の法則は、力がはたらかないか力がつり合っているとき、止まっている物体は止まり続け、動いている物体は等速直線運動を続けるという決まり
- 急発進では体が後ろに、急ブレーキでは体が前に傾く（体ははじめの状態を続けようとするから）
- カーブでは、体はカーブの外側に傾く
- 体を前や後ろに押す力がはたらくから、と答えない。「慣性で、はじめの状態を続けようとするから」と書く
こんにちは！
高校受験ラボ・進学塾リードアップ代表の山田優輔です！
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