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

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    カテゴリ: 高校物理 力学

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    不二貿易 テーブル カーリング ゲーム 22274


    速さが変化せずまっすぐに進む場合は、

    等速度

    で運動していると言います。

    速さは変化せず、
    まっすぐですから向きも変化しませんね。

    つまり、つねに等しい速度ですから、

    等速度です。

    このように等速度で運動することを

    等速度運動

    または

    等速直線運動

    と言います。 【等速直線運動(等速度運動)とカーリングを考える】の続きを読む

    vtグラフ


    vtグラフ

    物体の運動に関する問題で
    よく出題されるのがvtグラフだ。

    このvtグラフの問題が出たら、
    式を立てて解くよりも、
    グラフの性質をうまく利用して、
    図から、ビジュアル的に
    簡単に解くようにしよう。 【等加速度運動の v-tグラフ 】の続きを読む

    重力加速度


    物体を高いところに持ち上げて自由落下させると、
    物体はどんどんスピードアップしていく。

    では、どのくらいの割合で
    スピードアップ(つまり、加速)していくか
    ということでそれを測定したら、
    1秒間に9.8m/s2ずつ加速していくことがわかった。

    つまり、

    落下運動の加速度は9.8〔m/s2〕

    ということである。

    【重要】
    重力加速度 g = 9.8〔m/s2〕
    向き:地球の中心方向

    ※重力は、
    地球の自転による遠心力が影響して
    各場所で異なります。

    しかし、その影響は微々たる物で、
    考えないものとします。
    (大抵はこの考え方です)

    重力が働くときの運動について
    特徴は次の通り。

    【重力加速度】の続きを読む

    1.等速度運動
    (1) 速さと速度について
    「速さ」と「速度」は同じ意味を示すものと思いがちだが、
    物理ではしっかりと区別して理解する。

    「速さ」と「速度」言葉は似ているが、速さと速度は同じものではない。
    別のものと考えよう。

    ‘韻限度で運動→等速度運動といえる○
    同じ速さでカーブを曲がる運動→等速度運動といえない×

    ,両豺臚韻限度で運動していると言える。△両豺腓脇韻限度で運動しているとは言えない。しかし,同じ速さで運動しているとは言える。その違いは何か?速度は「大きさ(速さ)と向き」の2つの量を示すものであるということである。それに対して速さは「大きさ」のみを表す量である。円運動している場合は,たとえ一定の速さである時速20kmで運動していたとしても,常に向きが変化している。つまり速さは一定だが速度は変化しているのだ。よって同じ速度で運動しているとは言えないのである。ということは,同じ速さで運動しても加速度は存在する?

    同じ速度で運動=等速度運動=等速直線運動
    等速度運動と等速直線運動は同じこと。等速度運動は同じ速さで真っ直ぐに運動することである。

    (2) 平均の速さと瞬間の速さ
    実は速さには2種類あって、「平均の速さ」と「瞬間の速さ」というものがある。例えば100m走の走者のタイムが12sの場合,走者の速さは100÷12≒8.3m/sと計算で求まっていても,それは平均の速さなのである。厳密にいうと走っている途中は,速くなったり遅くなったりしていて、速さは一定ではない。だから8.3m/sというのは「平均の速さ」ということになる。全ての距離をかかった時間で割れば平均の速さとなる。それに対して「瞬間の速さ」は,その瞬間瞬間の速さであるが,これを求める場合は、非常に短い時間Δtにおいて進んだ距離ΔsそのΔtで割ってあげればよい。

    いろいろなものの速さ
    歩行者1m/s
    自転車5m/s
    チーター30m/s
    新幹線80m/s
    ジェッ旅客機250m/s
    音(空気15℃)340m/s
    スペースシャトル7.7×10**3 m/s 
    地球の公転3.0×10**4 m/s 
    光(真空中)3.0×10**8m/s 【等速度運動と等加速度運動のまとめ】の続きを読む

    相対速度


    走っている人から車を見たら
    何m/sで見えるかな?

    走っている電車に乗っているときに、
    平行して走っている電車を見ると、
    相手がゆっくりと走っているように見える。

    実際はホームから見ると、
    両者の電車もかなりのスピードで
    走っているというのに。

    このような場合、
    走っている電車から、
    相手の電車を見たときの速度を
    相対速度という。

    では、例で考えてみましょう。
    【相対速度】の続きを読む

    先日、渋谷駅に行ったときのことです。

    埼京線から山手線への乗り換えのときに、
    埼京線から山手線へつながる通路に
    「動く歩道」がありました。

    そこで、早歩きすると、
    ものすごく速く移動できました。

    これは、地面にいる人から見て
    感じることですが、

    なぜ速く移動できるのでしょうか??

    まさに、これこそが速度の合成なのです。


    速度の合成

    速度v1とv2の合成はベクトル式でv1+v2となる。

    図で表すと、v1ベクトルとv2ベクトルを
    それぞれ辺とする平行四辺形(長方形も含まれる)の
    対角線の矢印が合成速度のベクトルとなる。

    速度の合成1


    よく使われる例が、川を渡る船の場合である。

    川の流れの速度をv1とし
    、船の静水時の速度をv2とした場合、
    この船が、川の中を進む場合、
    岸から見る速度が合成速度となり
    ベクトルの和としてv1+v2と求まる。

    速度の合成2


    川の流れの速度と船の速度が
    一致するなら和で求まり、
    逆向きなら船の速度であるv2が負なので
    計算は引き算となる。

    また、直角に川をわたる場合は、
    対岸よりも川下に船は流されてしまう。

    その方向はまさに、
    v1+v2のベクトルの方向で
    平行四辺形の対角線となる。

    次、速度の分解へ・・・ 【速度の合成と分解】の続きを読む

    image


    平均の速さと瞬間の速さ

    実は速さには2種類あって、

    「平均の速さ」



    「瞬間の速さ」

    というものがある。

    例えば、

    100m走の走者のタイムが12sの場合。

    走者の速さは
    100÷12≒8.3m/s
    と計算で求められますが、

    “走行中は、はたして、
    いつも8.3m/sという
    同じ速さなのか?”

    そうではないだろう。

    【平均の速さと瞬間の速さ】の続きを読む

    直線運動とそうでない運動


    (1) 速さと速度について
    「速さ」と「速度」は、似たような言葉で、
    同じ意味を示すものと思いがちだが、
    物理ではしっかりと区別して理解すること。

    「速さ」と「速度」言葉は似ているが、
    速さと速度は同じものではない。
    別のものと考えよう。

    では、「速さ」と「速度」の違いだが、
    次の ↓△留親阿砲弔い胴佑┐討澆襦

    ‘韻限さでまっすぐ運動している

    同じ速さでカーブを曲がる運動

    ,鉢△篭Δ
    同じ「速度」で運動している、
    と言えるかどうか?

    ・・・考えてみよう。 【速さと速度】の続きを読む

    ブログネタ
    ガッチリ物理 に参加中!
    物体が床から受ける力
    「垂直抗力」
    はよく出てきますよね。




    けど、この力って、

    とりあえず

    N

    とおく場合がほとんどですよね。

    いや、すべての場合かもしれませんが・・。
    【物体が床から受ける「垂直抗力」の性質をちゃんと知っておけ!!】の続きを読む

    2段重ねの二つの物体が相対的に止まる時について。

    二つの物体の運動が別々で、
    ずれながら互いに動摩擦力を受けながら
    異なる運動、つまり、
    異なる加速度で運動している場合。

    【2段重ねの物体が相対的に止まる時】の続きを読む

    【高校物理特訓講座の開講のお知らせ】
    物理特訓講座を開講いたします。

    これまでいただいた意見で、

    物理の点数がとれない

    なかなか成績がアップしない

    高3で受験に物理を使わなければいけないのに、なかなか理解できない

    神奈川県に住んでいるので都内の予備校に通うのが大変

    など、いろいろとご意見をいただきました。

    そのような方々に、
    物理をわかるきっかけを作ろうと、
    都内や大手予備校で教えたノウハウを
    そのまま生かした講義をいたします。

    著書『力学の基礎』
    力学の基礎 (これでわかった!)

    【自己紹介 】
    代々木ゼミナール、Z会東大マスターコース、
    秀門会、早稲田塾など大手有名予備校で教鞭をとる。
    また市進ウイングネットでは映像講義を担当。
    東大他、有名大学への合格実績多数。

    物理特訓講座は思うように
    物理の成績が伸びない人は是非どうぞ!!

    対象:高校1年〜3年

    分野:力学完成(物理基礎)

    ・等加速度運動 
    ・物体に働く力
    ・運動方程式
    ・仕事とエネルギー
    ・剛体のつり合い

    日時:応相談

    時間:応相談

    場所:応相談
    ※詳しくは折り返しご連絡差し上げます

    費用:1万5000円(プリント教材費込)

    お申し込みは以下よりどうぞ。

    【高校物理 特訓講座(力学)の開講のお知らせ】の続きを読む

    物理で習う「仕事」とは、
    もちろん会社やアルバイトなどの
    日常生活で使う仕事とは違います。

    ちゃんとある決まりの下に
    求まる物理量です。

    _SS500_1
    力学の基礎 (これでわかった!)』をお持ちの方は、
    第6章『仕事とエネルギー』の
    P.160ページをご参照に。

    床の上に置いてある物体を
    力F〔N〕を加え続けて押してみましょう。

    物体はまっすぐ
    距離x〔m〕動いたとしましょう。

    このときの仕事W〔J〕は
    次のように計算できます。

    W=F×x

    単位は以下のように読みます。
    W〔J〕・・・ジュール
    F〔N〕・・・ニュートン
    x〔m〕・・・メートル

    つまり、力と距離をかければ
    物理の仕事がすぐ求まります。

    たとえば、
    物体に50Nの力を加えて
    4m動かしたとしましょう。

    このときの仕事は

    W=50×4=200J

    と求まります。

    じゃあ、この200Jって一体何?
    ということになります。

    実は、この仕事は
    物体に蓄えられたエネルギーなのです。

    つまり、こういうことです。 【物理の「仕事」って何?】の続きを読む

    万有引力による位置エネルギー

    質量M [kg] の地球の中心Oから
    r [m] の距離にある質量 m [kg] の
    物体がもつ万有引力による
    位置エネルギーU[J] は
    無限遠を基準にとって

    U = -GMm/r

    と表されます。

    地上においては、
    位置エネルギーはmghなんだが、
    地表から離れていくと、
    重力もmgではなくなり、
    だんだん弱くなってく。

    こういうときは、
    万有引力の出番。

    位置エネルギーは、
    万有引力による位置エネルギーを用いる。

    ただし、式はマイナスである。

    これはなぜかというと・・・
    【万有引力による位置エネルギー】の続きを読む

    早くも夏期講習4日目になってしまったが、
    みんな頑張って通ってます!

    今日のテーマは
    「力のはたらき」でした。

    主に物体に働く力の
    つり合いについて。

    今日は基本問題を集めたのだが、
    実は、これら基本問題から
    応用問題の考え方を学ぶ、という
    以下の狙いがあった。

    ・二段重ねの物体における摩擦力の考え方
    ・糸に働く力を描く
    ・つり合いの問題の考え方
    ・斜面の問題の座標軸の取り方について

    これらをじっくりと話した。

    授業中、私の雑談がキッカケで、
    秘密のイラストが出回る・・・
    というハップニングもあったが・・・ 【ガッチリ物理 夏期講習4日目「力のはたらき」夏休み物理特訓講座】の続きを読む

    今日は3日目でした。
    全部で6日間の講習だから、
    今日で半分。

    あと3日あります。

    今日は落体の運動ということで
    説明しましたが、
    前半はスポーツで言うところの
    筋トレのようなことをやりました。

    落体の運動の5パターン、
    自由落下
    鉛直投げ下ろし
    鉛直投げ上げ
    水平投射
    斜方投射
    で用いられる速度、座標の式を
    運動方程式をたててから
    求めるということをやりました。

    少し面倒ですが、
    式を書いているうちに、
    結局、落体の運動ってこういうことなの?
    ということがわかります。

    実はこれが狙いです。 【夏期講習3日目 夏休み物理特訓講座 「重力場における運動」 終了!】の続きを読む

    本日から、都内の私立高校で
    夏期講習が始まりました。

    みんな気合いが入っていました!!

    学年は高校1年生。
    内容は物理基礎の力学範囲です。

    今日は「速さと速度」ですが、
    主にセンターで出題された問題を中心に、
    x-tグラフ、v-tグラフ、a-tグラフなど、
    グラフに関する問題を解きました。

    vtグラフ 等加速度運動

    グラフに関する問題は、
    センター入試では必須です。

    式を用いて計算をするのは
    とても大切であるが、
    直感的にグラフを読めるように
    なることも大切!!

    今から勉強すれば、
    必ずマスターできるぞ。 【夏期講習「夏休み物理特訓講座(物理基礎 力学範囲)」1日目終了】の続きを読む

    洗濯をしたあと、
    洗濯物かけで洗濯物をつるすとき、
    どこにどの衣服をかければ、
    傾かないでバランスよくつるせるだろうか?

    ・・・そんなこと考えたことありませんか?

    これはまさに、
    剛体のつり合い状態を、
    自分で作ろうとしている、
    ということです。

    剛体が外力を受けている
    にもかかわらず、静止しているとき、
    つり合いの関係が成り立ちます。

    剛体が静止しているときは、
    ・平行移動をしない
    ・回転をしない
    という状態が必要になってきます。

    では、つり合い状態を
    簡単に天びんの例で、
    説明してみましょう。 【剛体のつり合い】の続きを読む

    力のモーメントについて
    考えていきましょう。

    押し合いでは力の強い人が勝つけれど、
    回転ならば、ちょいと頭を使えば、
    力の弱い人が強い人に勝てるゾ。

    ・・・こんなイメージを、まず持って欲しい。

    さてここで、
    天びんを考えましょう。

    −−−−−●−−−−−

    ●は中心軸、○はおもりです。

    左端に質量mのおもりをぶら下げると、
    棒は反時計回りに回転します。

    ↓○−−−−−●−−−−−↑

    これは、
    おもりをつるしたことによって、
    棒に反時計回りの回転の能力が
    生まれたといえます。

    今度は右端に質量mのおもりをぶら下げると、
    棒は時計回りに回転します。

    ↑−−−−−●−−−−−○↓

    これは、
    おもりをつるしたことによって、
    棒に時計回りの回転の能力が
    生まれたといえます。 【剛体にはたらく力のモーメントとは?】の続きを読む

    ニュートンの運動の第2法則から、
    運動方程式が導かれる。
    ※詳しくは、
    運動方程式の導出と力の単位N(ニュートン)
    にて。

    ニュートンの運動の第2法則は、
    加速度aは力Fに比例し質量mに反比例する

    ということで、
    これを式に直すと、
    比例式しか出てこない。

    詳しくは、こっちも読もう!

    つまり、
    a∝F/m
    となります。

    これをちょいと式変形して、
    F∝ma
    となりますが、
    式を使うときは、等式でないと値が曖昧です。

    ですから、比例定数をkとして、
    F=kma
    とするわけですが、
    この式を使う場合は、
    比例定数は一体いくらなの?
    というkがずっと式につきまといます。

    そこで、
    比例定数をk=1としてみましょう。

    すると、式がすっきりして、
    運動方程式 ma=F
    が求まります。

    しかし、ここで、
    ニュートンさんはどうしたかというと・・・ 【物理で力の単位は〔N〕じゃなくてもいいんじゃね?】の続きを読む

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