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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    タグ:高校物理力学

    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

    授業などで摩擦力の話をするときに
    よく出てくる話題が
    誰もが知っている人気アニメの
    「ドラえもん」です。

    画像1


    摩擦力は垂直抗力の大きさにも
    関係しますが、
    ドラえもんは、
    地面から常に3mm浮いている
    とのこと。

    ドラえもんの足の裏が汚れないのは、
    地面から浮いているからなんだよ、
    ということは、以前、どこかで
    聞いたことがあります。 【摩擦力とドラえもんの関係は?】の続きを読む

    単振動のエネルギー

    圧力は、単位面積あたりに働く力のこと。

    例えば広い面積に大きな力が全体的に働いている。
    じゃあ、一部に働く力はいくらなの?
    ・・・圧力はこういうイメージの力である。

    また、例えば、天井が落ちてきたとする。
    その天井を100人で支えていた。
    じゃあ、1人分の力はいくらだろうか?
    ・・・こういう感じの力だ。

    では、面積S〔m2〕に力F〔N〕が
    働いていたとしよう。

    このときの圧力p〔N/m2〕は、
    単位面積あたりの力だから、

    圧力p=F/S

    と表される。 【圧力】の続きを読む

    ばねの弾性力 F=kx

    F〔N〕:弾性力
    k〔N/m〕:ばね定数
    x〔m〕:自然長からの距離

    ばねは引っ張れば縮もうとする、
    また、押せば伸びようとする。
    つまり、元の形に戻ろうとするのが、
    ばねの性質である。

    ばねを天井につるして、
    (そのときの伸びは考えないよ!)
    同じ質量のおもりをつるして、
    1個、2個、3個・・・・
    と数を多くしていこう。 【ばねの弾性力】の続きを読む

    浮力は、その物体がまわりの物質を押しのけた分の重さと等しい、
    ということで、
    これはアルキメデスの原理によって証明された。

    浮力F=ρVg
    〔N〕

    浮力=密度×体積×重力加速度

    例えば水の中に中が空で、
    ふたをしっかり閉めたペットボトルを沈める場合、
    上から手で押し込まないと沈まない。

    これは浮力で浮いてきてしまうからである。

    ペットボトルが水の中に入る場合には、
    そこにあった水を排除しなければならないので、
    押しのける力が必要だ。 【浮力とは】の続きを読む

    運動方程式は力と力の対決だ
    運動方程式の形はma=Fと簡単な形をしているから,m,a,Fにそれぞれあてはまる文字や数値を代入すれば運動方程式をたてられるのか?といえば,そうでもない。力が複数登場する場合などは単純にma=Fに代入するだけでは求まらない。

    では,力が2つ出てくる場合にどのように考えて式をたてればよいのか,次の問題で考えてみよう。

    図のように質量2.0kgの物体を20Nと60Nの一直線上に左右逆向きの力で引っぱったとしよう。はたしてどちらが勝つか?こんな簡単な質問は誰でもわかると思う。もちろん60Nが勝つ。では,物体はどちら向きに動き出すだろうか。力が勝った方向。つまり右向きに動き出す。

    このとき物体に働く全体の力は60-20=40Nとなるので,物体は40Nの力で動き出すということになる。では,動き出すときの加速度はいくらであるかを求めるために,運動方程式をたててみよう。

    運動方程式ma=Fは,「質量×加速度=物体に働く力」である。物体に働く力が40Nだから,これが質量×加速度と同じ値になるということである。よって運動方程式をたてると,40=20×aとなり,加速度a=20m/s2と求まる。
    【運動方程式は力と力の対決だ】の続きを読む

    ブログネタ
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    運動方程式をたてるにあたって
    注意しておきたい点は
    「力の扱い方」である。

    力の扱い方
    力はもらう力を描き入れよう。

    運動方程式だけでなく、
    物体に働く力を考える、
    つまり、力学において
    非常に大切なポイントです!

    運動方程式をたてるにあたっては、
    次のことに注意すること。 【運動方程式の注意点】の続きを読む

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