等加速度直線運動:v-t グラフの面積と 3 つの公式の使い分け
等加速度直線運動の式は 本あります。覚えて当てはめる人が多いところですが、- グラフを 枚描けば全部その場で作れる。
必要なのは つの読み方だけです。傾きが加速度、面積が変位[1]。
位置と速度と加速度のつながり
速度は位置の変化する速さ、加速度は速度の変化する速さです。どちらも「 秒あたりにどれだけ変わるか」を表している。
グラフでは、この関係が傾きになります[1]。
上の つが微分、下の つが積分にあたります。高校では面積として扱いますが、やっていることは同じ。
3 つのグラフを縦に並べる
加速度が一定のとき、- グラフは水平な直線です。その面積が時間に比例して増えるので、- グラフは傾いた直線になる[4]。
- グラフの面積は時間の 乗で増えます。だから - グラフは放物線になる[2]。

傾きの読み方から 1 本目が出る
加速度は - グラフの傾きです。一定なら、直線の式そのままになる。
は での切片。この式は「毎秒 ずつ速さが増える」と言っているだけです[3]。
面積の読み方から 2 本目が出る
- グラフの下にできる図形は台形です。上底 、下底 、高さ 。
長方形と三角形に分けて足すと、次のようになる[3]。
長方形が 、三角形が です。図形の面積を出しているだけで、新しいことは何もしていない。
台形のまま計算する形もあります。こちらのほうが速いことが多い[3]。
は平均の速さ。等加速度なら、速さの平均は始めと終わりの平均でよい。
時間を消すと 3 本目が出る
本目を と直し、台形の式へ入れます。
整理すると、時間の入らない形になる[3]。
時間が問われていない問題では、これがいちばん短い道になります。
例:5 秒後の速さと距離
初速 、加速度 で 秒進む場合を出します。
距離は台形の面積で計算する。平均の速さは です。
本目でも確かめられます。 で、。一致しました。
例:ブレーキで止まるまでの距離
で走る車が、 の加速度で減速します。止まるまでの時間から出す。
平均の速さは なので、距離は になります。
速さが 倍の なら、 本目から距離は 倍の 。制動距離が速さの 乗で伸びるのは、この式が示しているとおりです。
変位と道のりは別の量
- グラフが時間軸より下に来ると、面積は負として数えます。行って戻る運動では、この打ち消しが起きる。
真上へ で投げ上げ、 秒後を見ます。上向きを正、 としました。
変位は です。手もとへ戻ってきたので、位置は変わっていない。
道のりのほうは違います。最高点は なので、往復して 動いた。
向きを含めた位置の変化。- グラフの面積を符号つきで足す
実際に動いた長さ。- グラフの面積を、符号を無視して足す
問題文が「変位」なのか「動いた距離」なのかで答えが変わります。折り返す運動では必ず確かめる。
グラフの傾きを求めるとき、 点を結んだ直線の傾きは平均の速度になります。 点での傾きが瞬間の速度。
区間の変位を、かかった時間で割った値。曲線では区間のとり方で変わるので、瞬間の速度とは別の量になる。
グラフから読みとる
グラフだけを渡されて変位を聞かれる問題は、面積を符号つきで足せば片づきます。軸を横切る点を先に見つけておくと速い。
- グラフが、 で から始まり、 で になる直線でした。この 秒間の変位はいくらですか。















グラフは t=3.0 s で 0 を横切ります。それまでの面積は 6.0×3.0/2=9.0 m、そのあとは軸の下なので 2.0×1.0/2=1.0 m を引く。差し引き 8.0 m です。符号を無視して足すと 10 m になりますが、それは道のりのほう。