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。

    著書『力学の基礎』はこちらです。
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    堀口塾

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    タグ:ガッチリ物理

    私が執筆いたしました、
    『力学の基礎』が、
    6月8日に、
    技術評論社から
    発売されます。



    タイトル通り、
    力学に関する参考書です。

    内容は、高専や理工系大学生が
    対象となっておりまして、

    大学に入ったが、もう一度、
    力学を基礎からじっくりとやりたい人

    これから、物理を一から勉強したい人

    にとりまして、
    最適な内容になっていると思います。

    大学で勉強する物理は、まず、
    高校物理を理解することが大切です。

    その中でも「力学」の分野は、
    熱、波動、電磁気など、
    他全ての分野に関わる土台となるものです。

    その力学をできるだけわかりやすく
    高校物理の目線で執筆いたしました。

    ですから、
    高校生で力学の基礎を一から始めたい!
    という人にもピッタリな内容だと思います。 【『これでわかった!力学の基礎』が技術評論社より発売になります】の続きを読む

    このガッチリ物理ブログでも、今回の事故をきっかけに、
    高校物理における原子分野で勉強する内容をアップしました。

    核分裂と原子力発電
    放射性元素の半減期
    放射線の防御 α線とβ線とγ線

    高校物理での原子分野に関する問い合わせが多いことから、
    もう少し記事を書いてみようと思っている。

    高校で勉強する物理の分野に「原子」という分野がありまして、
    かつては、この分野も必ず勉強しなければいけませんでした。 【高校物理の原子分野で放射性物質について勉強しよう】の続きを読む

    学校でも放射線を学習する時間が失われつつあります。

    放射線は高校における物理の「原子」という分野に属しますが、
    ここでは、核分裂や核融合などの原子核反応のことなどを、
    核反応式を計算したりして、核のことを理論的に学習します。

    ちなみに、そこで出てくる単位はエネルギーの単位であって、
    「eV(エレクトロンボルト)」です。
    テレビでよく出てくる「ミリシーベルト」や
    「マイクロシーベルト」ではありません。

    この原子分野では、原子爆弾や原子力発電所のことも、
    先生によっては話すと思います。私は話します。

    しかし、この原子分野ですが、なぜか、
    何年か前から入試にも出題されなくなっています。 【高校で原子力や放射線を学習する時間が失われつつある】の続きを読む

    これまで放射線の存在を知らされないで、
    汚染された場に立ち入り多くの人が被爆しました。

    直ちに影響はない、という報道に惑わされないくらいの
    放射線の知識は得ておいた方がよいです。

    放射線に関する記事のまとめ
    外部被ばくと内部被ばく
    放射線の防御
    放射性元素の半減期
    暮らしの中の放射能
    核分裂と原子力発電
    【放射線に関する記事のまとめ】の続きを読む

    私たちは生活の中で全く放射線を受けていない、
    というわけではありません。

    暮らしの中でいろいろな放射線を浴びています。

    まずは、宇宙から降り注ぐ宇宙線です。
    例えば、ジェット機で飛行すると、地上にいるときよりも何倍もの宇宙線を浴びることになります。

    また、岩石や空気など、身近に存在するものから出る自然放射線を浴びていて、食物などを通して体内からも浴びています。

    【暮らしの中の放射能】の続きを読む

    重心は重さの中心であり、その重さは質量によって決まるので、
    質量の中心とも呼ばれる。

    この重心の位置は次の比で簡単に求めることができる。

    たとえば、軽い棒ABがあったとする。
    この棒の両端AとBにおいて、
    点Aに質量3.0kg、点Bに物体と2.0kgの物体が接続されていたとき、

    (3.0)A----------B(2.0)

    点Aから点Bに棒の長さを2:3に分けた点が重心Gとなります。

    A-2-G---3--B

    AG:BG=2:3ということです。

    【重心の求めかた】の続きを読む

    物理では、気体の分野を考えるとき、
    私たちの目には見えないが、気体を、
    原子や分子、一粒一粒が運動している、
    とみなして扱っていく。

    本当に気体分子が運動しているのか?

    ということだが、煙が上がっていく様子を思い浮かべましょう。

    【気体分子の運動のイメージ】の続きを読む

    剛体とは「大きさをもち、力を加えても変形しない物体」のこと。

    これまで、物体を四角い箱で描いたりして、
    物体の大きさを考えてきたではないか?
    と思うかもしれないが、実はこれまで箱の絵は描いたが、
    扱いは点であった。

    質量をもった点、つまり、これを質点というが、
    物体を質点として扱っていた。

    現に、物体に力を加えても倒れなかった・・・
    つまり、平行移動のみを扱っていたのだが、
    このことからも、物体は質点で扱われていたことがわかるでしょう。

    では、物体を剛体として扱うとどういう現象が起こるのか?

    【剛体とは?】の続きを読む

    非等速円運動には、円の接線方向と向心方向に
    加速度が生じる。

    これらは座標の式を時間tに関して、
    2回微分することで求めることができる。

    半径rの円運動する物体の座標を決める式を
    x(t)=rcosφ
    y(t)=rsinφ

    とおけるならば、これをtで微分すると、
    x'=-rsinφ×φ'
    y'=rcosφ×φ'

    となる。これより、
    v=(x', y')=(-rsinφ×φ', rcosφ×φ')=rφ'×(-sinφ, cosφ)

    ここで、(-sinφ, cosφ)は接線方向の単位ベクトルとなっている。

    つまり、速度の方向は接線方向ということがわかる。

    さらにtで微分してみよう。 【非等速円運動について】の続きを読む

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    光波

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    理想気体に関して、次の気体の法則が成り立ちます。

    ボイルの法則(T=一定のとき)
    pV=一定 ⇒ pV=p'V'

    シャルルの法則(p=一定のとき)
    V/T=一定 ⇒ V/T=V'/T'

    ボイル・シャルルの法則
    (pV)/T=一定 ⇒ (pV)/T=(p'V')/T'

    【気体の法則】の続きを読む

    キャプチャ


    まず、
    電気の世界というのは、
    目に見えない世界である、
    ということを頭に入れておこう。

    目に見えないから難しい
    というのではなく、
    我々の身のまわりの世界に
    たとえて理解する、
    のがコツだ。

    つまり、
    電気で起こっている出来事を、
    我々の世界では、
    こういうできごとに
    あてはまるだろう、
    と、イメージしながら
    考えていくことが大切!

    さて、一様な左向きの電場が
    存在する空間に
    +1クーロンの電荷が
    点Aにおいてあったとします。

    そしてこの+1クーロンに
    力を加えて電場に逆らって
    右向きに引っ張っていって、
    点Aから点Bまで
    仕事をしたとしましょう。

    このときの仕事を1Jとすると、
    点Aと点Bの間には
    1Jの位置エネルギーの差があり、
    点Bは点Aよりも
    位置エネルギーが1J大きい
    ということになります。

    これを、こう解釈しましょう。

    【電位とは何か?】の続きを読む

    ばねを自然長からxだけ伸ばしたときに働く力Fは、
    F=kx
    と表わされる。

    式の中のkはばね定数といい、ばねの固さを示す定数である。

    たとえば、kの値が大きいと、同じ長さ分だけ伸ばしたときに、
    働く力は大きくなる。つまり、ばねがより固い、ということ。

    kが大きい→ばねが固い
    kが小さい→ばねがやわらかい

    また、ばね定数がk1とk2の2つのばねを接続したとき、
    ばねを合成したときの合成ばね定数をKとすると、

    直列接続では、

    1/K = 1/k1 + 1/k2

    となる。

    並列接続では、

    K = k1 + k2

    である。

    両端固定の場合は、並列接続と同じく、
    合成ばね定数は、

    K = k1 + k2

    となる。

    また、逆に一本のばねをいくつかに分けたときを考えると、 【ばね定数】の続きを読む

    ブログネタ
    サッカー日本代表を応援しよう! に参加中!
    ワールドカップでは日本がガッチリ勝利しました。

    さて、サッカーは物理と身近な関係です。

    ボールに力を加えるとボールは動き出します。
    つまり、ボールは加速する、ということ。
    これは、ニュートンの運動の第二法則ですね。

    先取点をあげた、
    本田圭佑選手の無回転フリーキックは、
    ボールに回転を加えないことで、
    逆に空気抵抗の影響を大きく受け、
    不安定な動きをさせるというもの。

    【無回転シュートと物理学】の続きを読む

    プリンキピアを読む(ブルーバックス)

    プリンキピアを読んで、
    ニュートン力学の本質を理解しましょう。

    プリンキピアを読む (ブルーバックス)
    プリンキピアを読む (ブルーバックス)

    ニュートンの偉大な功績をここに集約。
    17世紀に著された『プリンキピア』は、
    運動の法則や万有引力を基に自然界の仕組みを
    明らかにし、近代科学の出発点となった。

    その醍醐味を味わうための1冊。 【プリンキピアを読む ブルーバックス】の続きを読む

    容器に入った水を一生懸命かきまぜよう。

    そのときに水の温度は上昇するのだろうか?

    確かに上昇はする・・・しかしほんのわずかだ。

    では、水の温度を上昇させるためには、
    一体、どのくらいの仕事をすればよいのか?

    気になりますよね。

    そんな実験をしたのがジュールさんです。

    仕事に対する温度上昇から、
    カロリー表示の熱量Qと仕事Wを
    換算するための定数を求めたのです。 【ジュールの実験 仕事当量】の続きを読む

    熱量


    熱量とは物体が持っている
    「熱エネルギーの量」のことである。

    比熱、熱容量は
    物体の温まりやすさを示す量。

    比熱

    比熱は物質1gについての量。

    物質1gを温度1K上昇させるのに必要な熱量だ。

    水の場合は1gを温度1K上昇させるのに約4.2Jが必要である。

    だから、水の比熱は4.2、
    単位も含めて4.2J/(g・K)となる。

    比熱はいろいろな物質で異なるから、
    c〔J/g・K〕とおく。

    では、これを発展させて、
    m〔g〕、比熱c〔J/(g・K)〕の物体を
    温度ΔT〔K〕だけ上昇させるために
    必要な熱量を求めてみると、

    Q = m・ΔT・c

    と求まる。

    つまり、

    比熱c,質量mの物体の温度ΔTだけ変化させる熱量Qは

    Q = m・ΔT・c

    比熱の単位は[J/(g・K)]である。

    ※calを用いる場合、[cal/(g・℃)] となる。(水の比熱は1 cal/(g・℃) )

    熱量の計算では、質量の単位はふつう[g]を用いる。
    また、熱量の単位は[J](ジュール)を用いる。

    熱量の単位もcalも用いられるが、1 calは、
    水1gを1℃上昇させるのに必要な熱量を表わす。

    では、熱容量にいってみましょう。 【熱量と比熱、熱容量とは?】の続きを読む

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