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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    タグ:力学

    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

    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

    本日から八王子へ。

    八王子の高校での
    予備校講座が
    今日からスタートしました。

    私立高校内で
    予備校の講義が受けられる
    というシステムは画期的です。

    予備校まで通わなくてすみますので、
    無駄な時間は使いません。

    ちなみに、
    私の担当講座は、

    高3波動
    高3ハイレベル物理 力学
    高3スタンダード物理 力学

    です。

    ガッチリ3つの講座で
    大学合格に向けて頑張りましょう。

    力学の分野がまだ未完成な人は、
    ぜひこれで学習してください。(画像↓をクリック♪)
    51VDVGSpw4L__SS500_ 【物理 学内予備校での夏期講習がスタート!】の続きを読む

    まずはじめに、
    ここで取り上げた問題は、
    ひらめき問題として読むこと。

    テストでは、
    教わった通りに解きましょうね。

    さて、
    「ボールを斜方投射したとき、
    地面からの角度を何度で投げれば、
    一番遠くまで飛ぶのか?」

    このようなことを聞かれたとき、
    多くの人は、きっと、
    45°
    と答えるでしょう。

    このことは、
    理論上は正しいことです。

    斜方投射の問題でも、
    最大水平到達距離に関することを
    聞く問題は定番ですね。

    そういえば、
    私が小学生の頃、
    スポーツテストで、
    ボール投げという種目が
    あったのだが、みんな、
    「45°!」と言っていました。 【斜方投射で一番遠くまで飛ぶ角度は何度?】の続きを読む

    高校物理 力学 目次(1)

    1.等加速度運動

    速さと速度
    速さと速度
    平均の速さと瞬間の速さ
    速度の合成と分解
    相対速度
    速さと速度まとめ

    等速直線運動
    等速直線運動
    v-tグラフ
    変位とは 【高校物理 力学 目次 1.等加速度運動】の続きを読む

    夏に神輿を担ぎました。
    だいたい20人くらいで担ぐんですけど、
    ひとりあたま一体どのくらいの力が
    必要なのか?と考えてしまった。

    さて、圧力の話です。

    10m2に働く力を10人で加えたとき。

      壁1m2 ・・|  1人分の力 ・・・ ← と、しましょう。

    壁は10個ありますから、10m2です。
    そこに力が10個働いていますから、
    10人分の力となります。
     
       |←
       |←
       |←
       |←
       |←
       |←
       |←
       |←
       |←
       |←


    「圧力」というのは、ただの力ではなく、
    単位面積当たりにはならく力
    つまり、1m2当たりの面積にはたらく力のことです。
    【気体の圧力 その1】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

    鉛直投げ上げ」に続いて、その2です。

    鉛直投げ上げについて、
    もう少し深く考えてみよう。

    投げ上げの公式における加速度は
    常に-gで正しいのか?

    ということを考えてみよう。

    これは実際、
    私shumonが高校で教えていたときに、
    とある生徒から質問された内容です。

    質問内容を詳しく説明すると、

    物体の運動は、はじめは減速しながら、
    鉛直上向きに上がっていくので、
    加速度は-gでよいが、
    やがて速度v= 0の最高点に達し、
    これを越え、下向きに今度は
    加速しながら落下していく。
    このとき重力加速度は
    +gになるのではないか?

    ということである。

    結果からいうと、
    「常に-gで正しい」
    が答えである。

    では、なぜ落下するときも
    -gなのか?であるが、

    これは、鉛直上向きの方向を
    正にとっているから、である。

    しかし、これじゃわからないでしょう。

    じゃ、具体的な数値で考えてみよう!! 【鉛直投げ上げ その2】の続きを読む

    等加速度運動のグラフ

    等加速度運動のグラフですが、
    次の2種類がよく出題される。

    1.v-tグラフ・・・速度と時間のグラフ
    2.x-tグラフ・・・変位と時間のグラフ

    では、一つずつ見ていこう。 【等加速度運動のグラフ】の続きを読む

    重力による位置エネルギー、
    すなわち、位置エネルギー。

    単に、位置エネルギーと呼ぶ場合、
    たいてい、重力による位置エネルギーの
    ことを示す。

    式は次の通り、

    重力による位置エネルギー U=mgh〔J〕

    つまり、高さh〔m〕でもつエネルギー
    であるが、基準面をh=0となる場所に必ず取る。 【重力による位置エネルギー】の続きを読む

    等加速度運動


    等加速度直線運動というのは、
    読んで字の如く、

    等しい加速度で直線運動をする

    ということです。

    この運動を考えるとき、
    等加速度直線運動の3公式
    というのが基本となります。

    早めに、しっかりと理解して、
    頭に入れておくこと。

    等加速度直線運動の3公式

    ‖度の式 v = v0 + at
    ∧儖未亮 x = v0t + 1/2at^2
    B度と変位の式 v^2 - v0^2 = 2ax

    ※^2は2乗を表す

    覚え方は次のようになります。 【等加速度直線運動の3公式】の続きを読む

    等加速度直線運動の速度の式
    におけるイメージ

    一直線上を等加速度運動している
    物体を考えよう。

    この物体の運動は、
    等加速度直線運動と呼ばれます。

    では、次のことを考えてみよう。

    初速度v0で走っていた車が、
    時間tかかって速度vまで加速した。

    このときの加速度aを求めるならば、
    a=(v−v0)÷t となる。

    ここから変形して、
    v=v0+at となる。

    これが等加速度直線運動における
    速度の式である。

    初速度を→、加速度を⇒で表すと、

    等加速度運動は下のようなイメージである。 【等加速度直線運動の速度の式】の続きを読む

    斜面上にばねの一端が固定されていて、その多端に物体がつなけられていて、赦免状を運動する場合を考える。

    物体を自然長の場所に置いて手を離すと物体は勝手に斜面を滑り降りていく場合を考える。なお、斜面は粗く摩擦力は存在するものとする。

    このとき、滑り始めて、また一旦静止する場合であるが、運動エネルギーの増加量ΔKは物体に働く力がする仕事Wに等しいという関係式を使うと簡単に、静止した場所は、自然長からばねがどれだけ伸びたかを計算することができる。 【静止とつり合い】の続きを読む

    空気抵抗

    空気中を運動する物体は、
    粗い床の上を運動する物体が
    床から摩擦力を受けるように、
    空気から抵抗力を受ける。
    この力を空気抵抗と呼ぶ。

    空気抵抗が比較的小さいときは速さに比例する

    つまり、

    空気抵抗F=kv(k:比例定数) 【空気抵抗】の続きを読む

    重力
    地球上における全ての物体に働く力。
    重さを表す量で、質量とは異なる物理量。

    質量と異なるのは、
    10kgの物体は月へ行ったら
    質量は変わらないが、重力は1/6になる、
    というところから理解できるだろう。

    また、地球からわずかに離れた場所においても
    地表面上と同じ大きさの重力が用いられる。

    重力の単位は主に、
    〔N〕(ニュートン)または、
    〔kgw〕(キログラム重)が
    用いられる。

    一般に重力の大きさは〔N〕の場合が多く、
    W=mg〔N〕
    重力=(質量)×(重量加速度)
    となる。

    〔kgw〕は、質量の大きさがそのまま重力になる。
    例えば、10kgの物体に働く重力は、
    10〔kgw〕である。 【重力】の続きを読む

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