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【物理】ベクトルとスカラーの違いは?(変位、速度、加速度とは?その1)

力学で一番最初になるところですがここからわからなくなってしまう人も多いところです。

物理ができるようになるコツは一つ一つ確実に理解していくことです。

まず変位などの話に入る前にベクトルとスカラーの話からしていきます。

スカラー量とベクトル量の違い

日常会話でよく“速さ”と“速度”は同じ意味として使われますが、物理学においては意味が違います。物理では

・速さはスカラー量

・速度はベクトル量 というものです。

まずスカラー量とベクトル量の言葉の違いから説明します。

〇スカラー量:大きさのみを持つ量

例:質量、面積、長さ、温度etc…

〇ベクトル量:大きさと向きを持つ量

例:力、運動量、速度、加速度 etc…

物理で速度という場合“西“に”10m/s”というように必ず向きと大きさをセットでいわれます。
ベクトル量の場合数字のように単純な足し算が成立はしなくて、向きまで考慮しなければなりません。
そのためこの分野が苦手な人は二つの量をごちゃまぜにして考えているのが原因の一つにあると考えられます。

ベクトルスカラー問題例

①4 Nで引っ張ていた物体に、3 N さらに加えた。合計何N?

②右向きに4 Nで引っ張っていた物体に、右向きに3 Nをさらに加えた。合計何N?

③右向きに4 Nで引っ張っていた物体に、左向きに3 Nをさらに加えた。合計何N?

④東向きに4 Nで引っ張っていた物体に、北向きに3 Nをさらに加えた。合計何N?

①の文章を読んでこの分野が苦手な人は無意識に4+3=7 [N]と考えてはいなかったでしょうか?
②ですとそれで正しいですが、③であると4-3=1 [N]になります。④ですと三平方の定理から5 [N]になります。

特に上の文章の赤線部の影響が④は顕著に表れているのがわかると思います。
そのため物理で計算するときにスカラーかベクトルかをはっきりさせながら計算しないと間違えてしまうので注意しましょう

一つ注意したいのは、数直線上で考える場合だとスカラー量とベクトル量があいまいになることです。

たとえば、子供にりんごを1個ずつ配って、余ったら+5個で、足りなかったら-5個、と考えればこれもベクトルになります。

学校で習う最初の方は一直線上の運動を取り扱うのでスカラーとベクトルをそこまで意識しなくても問題としては解けてしまうことが多いので、普段から意識して注意しましょう。


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早慶専門個別指導塾HIRO ACADEMIA

早慶専門個別指導塾HIRO ACADEMIA

自身の勉強時の体験や社会人になってからの経験を元にいかにして、”考える”ことができる人材を作ることができるのかを日々考えています。また一方で、どんな学力の受験生に対しても独自カリキュラムを提供し、勉強が圧倒的にできるようになっていくという塾を経営しています。