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:shumon

    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

    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

    鉛直ばね振り子や、斜面上のばね振り子などの
    単振動において、
    つり合いの位置を基準に取った場合の力学的エネルギー
    は簡単になるということをご存知でしょうか。

    それを簡単に説明しますと・・・・

    天井につるされた鉛直ばね振り子において、
    おもりを引っ張って、手を離し、
    単振動させた場合を考えよう。

    状態1:x=x0(引っ張って離す位置)
    状態2:x=x(つり合いからx伸びた位置)

    について、
    仕事と運動エネルギーの関係ΔK = W より

    ΔK = W(重力) + W(弾性力)

    だから 

    1/2mv2 – 1/2mv02 = –mg(x0–x) + 1/2k(a + x0)2 – 1/2k(a + x)2

    これを変形すると

    となり、重力による位置エネルギーの基準を
    つり合いの位置にとったとすれば

    力学的エネルギー
    E=運動エネルギー+重力による位置エネルギー+弾性力による位置エネルギー

    が保存していることがわかります。
    (力学的エネルギー保存則が成り立つ。)

    さて、この複雑な式の形ですが、
    つり合いの関係式を代入してあげると、
    もっと簡単な形になるんです。

    つり合いより ka = mg
    これを3式に代入してみますと

    1/2mv02 + 1/2kx02 = 1/2mv2 + 1/2kx2

    このように、3式のような複雑な式は
    実はこんなにスッキリとした形に変形します。

    つまり、この式を最初から作れば
    簡単な形ですむわけなのです。 【つり合いの位置を基準に取った場合の力学的エネルギー】の続きを読む

    夏休みが始まりました。
    失敗しない『夏休みの物理の勉強法』を紹介します。

    1.計画表を書く
    まず、生活面からですが、
    夏休みは長いようであっという間に終わってしまう。
    無駄に時間を使わないためにも計画表は書いておく。

    毎日、書いた計画表通りに日々送れれば、
    全く問題ないが、たいてい計画通りに送ることは
    できないでしょう。(現に、私もその一人!)
    しかし、気にせずに、計画60%達成を目指すのです。

    完璧主義はいけません。
    少し融通の利くくらいの考え方が、
    何かをやるときにちょうどいいと考えます。

    2.力学分野を完璧にしよう
    夏休みにできれば全ての分野を制覇したい!
    といったところであるが、
    全ての分野を完璧にするのは正直厳しい。

    自分が決めた分野をいくつか選び
    やるのが現実的でしょう。

    その中でも、やはり力学は大事である!

    なぜなら、力学の考え方や知識は、
    熱、波動、電磁気など、
    全ての分野によく顔を出すからである。

    力学以外の分野を勉強しようと思っても、
    力学が登場する場面でつまづいては、
    前には進まないでしょう。

    だから、早いうちに、
    力学は絶対に完璧にする!

    というつもりで、夏休みは
    勉強に取り組むのがいいでしょう。 【夏休み 物理 勉強法】の続きを読む

    高校物理における、
    熱の分野の単位について

    物理量の単位は、
    右表の国際単位系(SI単位系)を
    標準の単位として用いる。

    長さ:m(メートル)
    質量:kg(キログラム)
    時間:s(セカンド)
    電流:A(アンペア)
    温度:K(ケルビン)
    熱量:J(ジュール)

    これより、
    熱の分野においては、

    温度・・・〔K〕
    熱量・・・〔J〕  

    の単位が一般に用いられるので、
    覚えておこう。

    ちなみに、生活の中でよく聞く熱量の単位は、
    〔cal〕カロリーであるが、
    この単位は物理学では用いられなくなった。
    (問題ではたまに出てくるのだが) 【高校物理 熱の分野の単位について】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

    波で出てくる物理量

    波や単振動のところでは、
    速さや角速度など、
    いろいろな物理量が登場してきます。

    それを以下に示しましょう。 【波の分野に出てくる物理量】の続きを読む

    加速装置 画像世界最大の加速装置が稼動、ビッグバン直後の状態再現へ
    9月11日10時29分配信 ロイター
    [ジュネーブ 10日 ロイター] 世界最大の素粒子加速実験装置「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」が10日、運転を開始した。地下に設置された円周27キロのトンネル内で光速に加速した陽子同士を衝突させ、宇宙が誕生した「ビッグバン」直後の状態を再現することが期待されている。
     スイス・フランスの国境に設置された管制室では、スタッフらが拍手で運転開始を祝福。プロジェクトリーダーのリン・エバンス氏は「うまくいかなくなる可能性は常にある。ただ、今朝は素晴らしいスタートが切れた」と述べた。 【加速装置 世界最大 画像】の続きを読む

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