高校物理をやさしく解説するブログ

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    堀口塾

    2013年05月

    復元力は単振動に必要な力です。

    この復元力を式で表すと

    F=-Kx

    xは物体の変位で、
    係数は負の値-Kです。

    物体がばね定数Kのばねに
    接続されて単振動する場合と
    同じ式になります。

    係数のマイナスですが、
    これは絶対に忘れてはいけません。

    もし忘れたら
    全く違う性質の力になってしまいます。

    その理由を考えてみましょう。

    F=-Kx
    という式の性質を考えてみます。

    はじめに物体が原点にあって
    自然長でばね定数Kのばねに
    つながっていたとする。

    この状態から
    物体をxだけ正の方向に
    動かしたとしよう。

    ばね・・・| | | | | | | | | | | | と、
    物体・・・●の様子です。

    自然長の状態
    | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


    自然長からxの伸びた状態
    | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


    するとばねは伸びるから、
    縮もうとする方向に
    Kxという大きさの弾性力が物体に働きます。

    このときの弾性力の方向は
    “縮もうとする方向”だから
    物体を動かした方向とは逆向きで、
    負の向きになります。

    物体は正の位置にいるが、
    力は負の方向に働く。


    これ、非常に大事なことです。

    ※式としては、-Kx(>0) となります。

    さて、今度は物体を
    ばねが自然長の状態から
    押してみましょう。
    【単振動の復元力とは?】の続きを読む

    1学期から物理をスタートした場合、
    力学から始まる学校が多いでしょう。

    そして、ちょうど今ごろ、
    等速直線運動や等加速度直線運動を
    勉強している時だと思います。

    さて、等加速度直線運動では、
    公式を3つ覚えなければならないですね。

    速度vの式
    変位xの式
    速度vと変位xの式

    の3つです。

    公式は覚えてしまえば
    簡単なんだけど、
    そこまでたどり着くのが
    至難の業ではないでしょうか。

    そこで、まずはじめの公式である
    速度vの式を覚える前に、
    速度vの求め方を
    公式を使わないで理解しましょう。

    まず、加速度の定義から、

    加速度=単位時間当たりの速度変化を示す量

    です。

    たとえば、
    乗り物がスタートラインを速度10m/sで走りぬけ、
    そのまま等加速度直線運動をして
    5秒後に速度25m/sになったとしましょう。

    この場合、速度変化は

    25-10=15m/s

    となります。

    これは、5秒間での速度変化ですから、
    加速度を求めるためには、
    1秒間当たりの速度変化を
    求めなければなりません。
    したがって、計算は、15m/sを5秒で割ります。

    15÷5=3

    答えの3に加速度の単位〔m/s2〕(sは2乗です)を付けて

    3〔m/s2〕

    となります。

    ちなみに、この加速度は正の意味もあります。
    もしも、走っている方向を正とするならば、

    +3〔m/s2〕

    となります。

    さて、この乗り物が
    そのまま5秒を越えても
    同じ加速度で運動したとしましょう。

    じゃあ、ここで質問です!

    スタートラインから7秒後の速度はいくらですか?

    ここで公式は使いませんよ。
    こう考えましょう。 【等加速度直線運動の公式を使わないで速度を求める方法】の続きを読む

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