運動方程式の公式が一瞬でわかる！グラフで解説＆必ず解きたい計算問題付き

運動方程式について、現役の早稲田生が、物理が苦手な人でも理解できるようにスマホでもPCでも見やすいイラストで解説しています。運動方程式の公式は、「ma=F」という、とてもシンプルで覚えやすい式です。

運動方程式は、ニュートンの第二法則とも言われています。運動方程式の公式はとても重要なので、本記事で必ず覚えましょう！

本記事では、運動方程式の公式の他にも、運動方程式に関するグラフ・運動方程式の計算問題も載せています。本記事を読み終える頃には、運動方程式をマスターしているでしょう！

		
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①運動方程式：公式

まずは、運動方程式の公式を紹介します。冒頭でも言いましたが、運動方程式の公式は、「ma=F」です。
【運動方程式：公式】
ma = F
（F[N]：力、m[kg]：質量、a[m/s²]：加速度）
詳しく解説していきます。

上記の運動方程式の公式は、質量m[kg]の物体にF[N]の力が作用した時、加速度a[m/s²]が生じるとすれば、これらの間に

ma = F

という関係（公式）が成り立つということを示しています。運動方程式の公式（ma=F）は以下のようなイメージです。

運動方程式の公式は、ma=Fというとてもシンプルな公式でした。これは必ず覚えましょう！

また、「なんで運動方程式の公式はma=Fになるの？」と思う人もいるかもしれませんが、運動方程式の公式は現段階で厳密な証明がなされていません。運動方程式は度重なる実験の結果から正しいだろうと経験的に導かれた公式であり、大学受験のみならず物理学の専門的な議論も運動方程式を正しいものと仮定して行われます。

運動方程式の公式：ma=Fという結果（公式）だけを必ず覚えましょう！

②運動方程式：グラフ

運動方程式の公式がわかったところで、次は運動方程式に関するグラフを見ていきます。難しくないので、安心してください！

運動方程式のグラフで重要なのは、加速度aと力F、質量mとの関係です。１つずつ解説していきます。まずは加速度aと力Fのグラフから。

運動方程式のグラフ：加速度と力

運動方程式において、加速度の大きさは力の大きさに比例します。簡単に言うと、大きい力で物体を引っ張ったり押したりするほど、物体の加速度は大きくなるということです。これはイメージしやすいですね。。

運動方程式のグラフ：加速度と質量

次は加速度と質量に関する運動方程式のグラフです。

加速度の大きさは物体の質量に反比例します。これは簡単に言うと、同じ力F[N]で物体を引っ張ったり押したりするとき、質量が大きい物体ほど加速度は小さくなるということです。

同じ力で10[kg]の物体と50[kg]の物体を引っ張ることを想像してみると、当然50[kg]の物体の方が加速度は小さくなりますよね？これもイメージしやすかったと思います。

運動方程式で覚えるべきグラフは以上の２つです。どちらも簡単にイメージできるものだったと思います。

③運動方程式：計算問題

最後に、今回学習した運動方程式に関する計算問題を１つ解いてみましょう！これが解ければ運動方程式の基礎はもう完璧です。

運動方程式の計算問題

下の図のように、糸でつるした質量2[kg]の物体を、上に加速度a=0.2[m/s²]で引き上げた。この時の張力の大きさTを求めよ。重力加速度は9.8[m/s²]とする。また、糸の質量は無視できるほど軽いとする。

【解答＆解説】

まず、mg=2×9.8=19.6ですね。

そして、運動方程式の公式ma=Fを使いましょう。

F

= 2×0.2

= 0.4[N]

ですね。

0.4 = T – 19.6 より、

T = 20.0[N]・・・(答)

となります。

いかがでしたか？以上で運動方程式に関する説明は終わりです。

繰り返しになりますが、運動方程式の公式ma=Fはとても重要なので、必ず覚えましょう！