高校物理をやさしく解説するブログ

高校物理をやさしく解説するブログです。説明は全てテキスト中心にまとめております。図はたまにありますが基本的に想像力を働かせて読んでください。「読んで」物理のイメージを作りましょう。

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    堀口塾

    2009年08月

    電流が流れると磁場が発生する。

    直線電流  H=I/2πr [A/m]

    まっすぐな導線を流れる電流のことを
    直線電流という。
    直線電流の周りには360度ぐるりと
    右ねじの法則に従う向きに
    電流が流れる。

    円形電流 H=I/2r [A/m]

    ソレノイド H=nI [A/m]
    (n:単位長さあたりの巻き数)

    向き:全て右ねじの法則により求まる

    円形電流とソレノイドを流れる電流の違いは、
    一般に、円形電流は有限回の巻き数であり、
    ソレノイドは無限回の巻き数を想定している。 【電流がつくる磁場】の続きを読む

    棒磁石のN極とN極を近づけると
    斥力が働き、

    同様に、S極とS極を近づけると
    斥力が働く。

    それに対して、
    N極とS極を近づけると引力が働く。

    さらに、力の大きさを調べると、
    磁石間の距離の2乗に反比例し、

    それぞれの磁石の強さ(磁極)の積に
    比例することがわかった。

    磁極というのは、例えば、
    棒磁石の両端に備わっている
    磁石の強さを表す量、
    と考えればよい。 【磁石と磁極】の続きを読む

    斜方投射


    斜方投射とは、
    物体を斜め上方に投げ上げること。

    例えば、野球でホームランを打ったときの
    ボールの軌道や、サッカーボールを蹴ったときの
    軌道などは斜方投射によって作られた軌道である。

    斜方投射を物理で考えるには、
    水平投射と同様に、
    x軸方向(水平方向)→と
    y軸方向(鉛直方向)↑を
    別々に考える。

    初速度v0、角度θで斜方投射した
    場合について考えてみよう。 【斜方投射】の続きを読む

    弾性エネルギーは
    弾性力による位置エネルギーともいう。

    弾性エネルギーは、
    ばねに蓄えられたエネルギーであるが、
    まずエネルギーの概念として、

    エネルギー=仕事

    が成り立つ。
    つまり、
    ばねが伸びて蓄えられたエネルギーは
    伸びるまでに引っ張ったときにした仕事が
    弾性エネルギーになる、ということである。

    では、ばねを自然長からx伸ばしたときの
    弾性エネルギーを考えてみよう。

    このときの弾性エネルギーは、
    ばねを引っ張るときにした仕事だから、
    その仕事を求めてみよう。

    仕事W=Fx

    で求まるが、この式を使えるのは、
    あくまでも力Fが一定のときのみ。

    ばねの弾性力は F=kxなので、
    ばねの力はばねの伸びによって変化する。

    (参考)ばねの弾性力のページ

    だからW=Fxは使えない。

    しかし、使ってみよう!
    【弾性エネルギー】の続きを読む

    気球はなぜ浮くか?

    気球のバルーンが大気から受ける浮力によって浮く。

    しかし、条件がそろわないと浮かない。

    その条件とは、
    バルーンが受ける浮力が
    気球自体の重さ+バルーン内部の気体の重さ
    よりも大きくなければ浮かない。

    とても簡単に言ってしまえば、
    子供がもっている風船は
    なぜ浮くのか?中に入っている気体が、
    まわりの空気よりも軽いからである。 【気球はなぜ浮くか?】の続きを読む

    運動量と力積の関係式
    『衝突』では、2つの物体が接触し、
    とても短い時間だけお互いが力を及ぼし合って、
    状態が変化します。

    この様子を表す関係式は運動量と力積を用いて

    mv'-mv=FΔt

    と表されます。

    これを証明してみましょう。

    運動方程式 ma=F

    加速度 a=(v'-v)/Δt

    これら2式より

    m×(v'-v)/Δt=F

    となり、両辺にΔtをかけて
    カッコを展開すると、

    mv'-mv=FΔt

    が求まります。

    この関係式の中に登場している式に関して

    mv',mv・・・ 運動量
    FΔt・・・ 力積

    というように、
    新しい物理量で定義します。

    ちなみに、
    どちらもベクトル量です。

    この2つの量は何なのか?
    といことですが、
    運動量は「勢い」、力積は「衝撃」を
    表します。 【運動量と力積の関係式】の続きを読む

    力のつり合いは、いずれの場合も、

    物体に働く力(ベクトル)の和=0

    がつり合い成立の条件である。

    一直線上における力のつり合いは
    逆向きそれぞれ、同じ向きどうしの力の和が等しい、
    と考えよう。

    つまり、次のように物体に力が働き、
    つり合いが成り立っているとしよう。

    F1←■
    F2←■→F3

    この場合、

    F1+F2=F3
    (左向きの力の和=右向きの力の和)

    が成立する。

    また、力をベクトルとして考えると、
    右向きを正として、
    つり合いの式は、
    次のようにも表せる。

    (-F1)+(-F2)+F3=0

    これは、F1+F2=F3を
    並べ替えただけなので、
    式としては、同じ内容であるので、
    問題はない。 【力のつり合い】の続きを読む

    水平投射


    高いところから物体を
    水平方向に投げることを
    「水平投射」という。

    物体が描く軌道は放物線となる。

    この水平投射の運動を分析する場合は、
    水平方向のx方向と鉛直方向のy方向に
    運動を分けて考える。

    まず、x方向に関してどのような
    運動をするのかというと、
    物体が運動中に水平方向には
    力を受けないから、
    等速直線運動と同じ運動をする、
    と考えられる。

    水平投射されて運動している物体を
    上からライトで照らして、
    地面に映った影の運動を頭の中で
    イメージしてみよう。 【水平投射】の続きを読む

    昨日は平塚の花火大会に行ってきました。
    砂浜から眺めていましたが、
    海の近くの花火大会ですが、
    とても気持ちがいいものですので
    おすすめです。

    花火を見ながらよく思うことは、
    花火が見えたときと爆発音に時間差がある、
    ということ。

    それはなぜでしょうか。

    まず光速と音速には、大きな差がある、
    ということがポイント。

    光速 c=3.0×108(10の8乗)m/s
    音速 V=331.5 + 0.6t (t は℃)m/s

    【光波と音波の速さ〜花火大会で物理を考える】の続きを読む

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