Scratchで等速直線運動・等加速度直線運動をプログラム：課題あり
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
物理の数式は、実は「動き」そのものを表す言葉だって知っていましたか？教科書に出てくる速度や加速度の公式、正直「これが何の役に立つの？」と思ったことがある人も多いのではないでしょうか。実はこの数式、ゲームやアニメーションの中で”物が動く仕組み”そのものなんです。今回は、誰でも無料で使えるプログラミングツール「Scratch（スクラッチ）」を使って、物理の数式を実際にキャラクターの動きに変えてみましょう。数式が「動き」に変わる瞬間を体験すれば、物理がぐっと身近に感じられるはずです。
まずは座標の世界を知ろう
Scratchでキャラクター（スプライト）を動かすには、まず「どこにいるか」を数字で表す必要があります。Scratchの舞台はx軸が−240から240まで、y軸が−180から180までと決められていて、ちょうど真ん中が原点（0, 0）になっています。学校の座標の授業そのままの考え方が、ここでも使われているんですね。
等速直線運動をプログラムしてみよう
まずは基本中の基本、等速直線運動から見ていきます。等速直線運動とは、同じ速さでまっすぐ進み続ける運動のことでしたね。これがサンプルプログラムです。車が一定の速さでスーッと動いていく様子がわかると思います。
実際に中身のプログラムをのぞいてみましょう。
ポイントは「時間」を変数として用意して、それを少しずつ増やしながらループさせているところです。時間が1秒、2秒、3秒…と進むごとに、位置も一定の割合でどんどん変わっていく。まさに「距離＝速さ×時間」という、あの見慣れた公式がそのままプログラムの動きになっているんです。
今度は等加速度直線運動に挑戦
次は少しレベルアップして、等加速度直線運動です。サンプルプログラムはこちらです。
プログラムの中身を見てみましょう。
先ほどの等速運動との違いに気づいたでしょうか。ここでは移動距離が時間の2乗に比例するように計算されています。最初はゆっくり、だんだん速く進んでいく様子が見て取れるはずです。この「時間の2乗に比例する」という感覚こそ、加速度運動を理解するうえでとても大切なポイントです。実はこの考え方、次にチャレンジする自由落下運動にもそのまま使われています。
課題
・自由落下を作ってみよう。スプライトをリンゴにしてみましょう。
・鉛直投げ上げ運動を作ってみよう。
・２次元の放物運動を作ってみよう（難しい）。→ サンプルプログラム
自由落下や投げ上げ運動、放物運動は、すべて今回学んだ「等速」と「等加速度」の考え方の組み合わせでできています。ぜひ自分の手でプログラムを組んで、リンゴが落ちる様子や、ボールが弧を描いて飛んでいく様子を再現してみてください。数式が動きに変わる瞬間、きっと物理の見え方が変わりますよ。
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