ブログ | 【早慶専門対策】個別指導塾ヒロアカ

【物理】力の分解とは？どの方向に分解するの？(力のつり合いその4)

2016.12.09

着目する物体にいろいろな方向から力がはたらいている場合、直接つり合いの式を立てるのは難しくなります。そんな時は、物体にはたらく力を2方向に分けて考えましょう。これが力の分解です。分解した2つの方向について、それぞれ別々につり合いの式を立てれば、どんな方向に対しても力のつり合いを考えることができます

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]力の方向が斜めだったら、どうやって力のつり合いを考えたらいいんだろう。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]力の向きを2つに分けると、考えやすくなるよ。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]なるほど、力の分解ってそういうことか。でも、どの方向に分ければいいんだろう。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]水平・鉛直に分けることが多いけど、いろんな場合があるよ。[/speech_bubble]
着目する物体にいろいろな方向から力がはたらいている場合、直接つり合いの式を立てるのは難しくなります。そんな時は、物体にはたらく力を2方向に分けて考えましょう。これが力の分解です。

分解した2つの方向について、それぞれ別々につり合いの式を立てれば、どんな方向に対しても力のつり合いを考えることができます。

2本のひもで引っ張る場合

2本のひもで物を引っ張る(2方向に力を加える)ことを考える問題が存在します。
例として、おもりが天井から2本の糸で吊るされている場合を考えてみましょう。

おもりが2本の糸で吊るされて止まっている場合、ひもで引っ張る力は重力と平行ではありません。
ですが、おもりが止まっているので、2本のひもで引っ張る力の合力は重力とつり合うはずです。
この力を2本それぞれのひもで引っ張る力に分解することで、それぞれのひもによる張力を求めることができます。

簡単に考えるため、図の上で矢印の大きさにより力の分解を考えてみましょう。
まず、2本のひもにより引っ張る力の合力を考えます。重力とつり合っているので、重力と逆方向で同じ大きさの矢印を引きます。

次に、その合力が平行四辺形の対角線になるように、矢印の先からそれぞれのひもと平行な線を引きます。
この平行四辺形の上で、ひも上の2辺と同じ大きさの矢印がそれぞれのひもによりおもりを引っ張る力になります。

基本的に、水平な2方向でなければどんな方向にも力を分解することはできます。
ですが、問題を考える上では、力を垂直な2方向に分解する方が考えやすくなります。

力の分解を使ってつり合いを考える

ざらざらとした地面に置いた物体を、ひもで斜め上に引っ張ることを考えます。
ざらざらとした地面では、物体を地面に対して水平な方向に引っ張ると、「摩擦力」という力が働きます。（下図の黄緑）
摩擦力は地面に対して水平な方向に働きます。

よって、この物体には地面に水平な方向、垂直な方向、斜め方向と、様々な方向に力が働いています。
弱い力で引っ張り、物体が動いていないとしたとき、どのような力がつり合っているかを考えます。
このとき、まず斜め方向にはたらいている、物体をひもで引っ張る力を分解しましょう。

他の力は地面に水平な方向、垂直な方向であるので、考えやすいように地面に水平な方向、垂直な方向の2つに分解します。地面に水平な方向をx方向、垂直な方向をy方向として、それぞれの方向について力のつり合いを考えます。

まず、どのようにして力を分解したらいいかを考えます。ひもで引っ張る力の大きさをT、引っ張る方向の地面からの角度をθとします。
このとき、分解した後の力は水平方向にはTcosθ、垂直方向にはTsinθとなります。

次に、それぞれの方向について力のつり合いを考えましょう。
x方向に働く力は、摩擦力と、ひもで水平方向に引っ張る力Tcosθです。よって、(摩擦力)=Tcosθとなります。

y方向に働く力は、重力、垂直抗力と、ひもで垂直方向に引っ張る力Tsinθです。
上向きに働く力と下向きに働く力を考えると、(垂直抗力)+Tsinθ=(重力)となります。

このように、力と分解する方向の角度に注意して、三角関数を用いて表すことで、力を分解することができます。
鉛直と水平に分解するのが一番オーソドックスですが、他の力が働いている方向によっては別の方向に分解した方がいい場合もあります。
具体的には、分解するべき力の数がなるべく少なくなるようにした方がいいです。
例えば、上記のような問題で斜面に対する物体について考えるときは、その斜面に水平な方向、鉛直な方向に分解した方がいいです。
他の方向に分解してしまうと、摩擦力や垂直抗力も分解しなければいけなくなり、計算が複雑になってしまいます。
どのように分解すれば、一番きれいに解けるかを意識して考えましょう。

ところでなぜ力は分解できるのでしょうか。
これは実は力は数学Bで学ぶベクトルで考えるとわかります。数学的にはベクトルの合成、分解をやっていることと同じです。

【物理】作用反作用の法則とは？(力のつり合いその3)

2016.12.09

作用・反作用の法則とは、物体Aが物体Bに力を加えるとき、物体Aはその力と同じ大きさで逆向きの力を受けるという法則です。分かりにくい部分のため、ここでつまづいてしまう人も多い部分です。しかし、「力のつりあい」を考える上では、この作用・反作用を用いて考えることが多くなるため、しっかり身につけておく必

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]作用と反作用ってよく分からないなー。「2つのものが力を及ぼしあう」って聞いたけど。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]自分が壁を押すと、自分も壁から押されるでしょ？そういうことよ。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]どんなものでも成り立つの？イメージしにくいなぁ。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]人じゃなくて、ものが何かを押すことが多いから、分かりにくいよね。[/speech_bubble]
作用・反作用の法則とは、物体Aが物体Bに力を加えるとき、物体Aはその力と同じ大きさで逆向きの力を受けるという法則です。

分かりにくい部分のため、ここでつまづいてしまう人も多い部分です。

しかし、「力のつりあい」を考える上では、この作用・反作用を用いて考えることが多くなるため、しっかり身につけておく必要があります。

日常生活で起こる現象でイメージする

まず、日常生活で起こる現象で作用・反作用をイメージしてみましょう。

例えば、ローラースケートを履いて壁を押すと、自分も壁に押し返され、後ろに進むと思います。この場合、「自分が壁を押す力」が作用で、「壁が自分を押す力」が反作用です。

また、シャープペンシルの頭を押す時、間違えて逆に持ってしまい芯の方を押してしまった場合を考えてみます。この場合、「指が芯を押す力」が作用で、「芯が指を押す力」が反作用です。経験がある人もいるかと思いますが、とても痛いですね。これは、反作用として芯が指を押すからこそ痛いのです。

このように、「何かに力を加えると、逆方向に力を受ける」という現象を説明するのが作用・反作用の法則です。

この法則はあらゆる物に対して成り立ちます。例えば、地球上のあらゆるものは地球の中心に向かって重力を受けますが、これにも反作用はあります。地球が重力により自分を引っ張るとき、自分もまた地球を引っ張るのです。もちろん自分よりも地球の方がはるかに質量が大きいため、地球はほとんど動きませんが、確かに重力にも反作用はあるのです。

「力のつり合い」との違い

「力のつり合い」も「作用･反作用」も、同じ大きさで逆方向の向きにはたらく力ですが、この二つは同じではありません。では、この2つの違いは一体どこにあるのでしょうか。

力のつり合いの式は、1つの物体に注目して立てる式です。これに対し、作用･反作用は2つの物体に注目したときに成り立つ法則です。

机の上にあるボールを考えます。ボールには重力がかかっていますが、動いていません。このとき、

1.ボールに対する重力とつり合う力

2.ボールに対する重力の反作用

はどのような力でしょうか。

まず、ボールに対する重力とつり合う力ですが、力のつり合いは1つの物体に対して考えるので、つり合う力はボールに対してはたらく力です。よって、この力は机がボールを押す力です。少し先で出てくる話ですが、この力は垂直抗力とよび、物体が面に接しているとき、面に垂直な方向に働く力です。

次に、ボールに対する重力の反作用ですが、ボールに対する重力は「地球がボールを引っ張る力」です。作用・反作用は2つの物体に対して考えるので、この場合反作用はボールが地球を引っ張る力です。

よく、「重力の反作用は垂直抗力だ！」と勘違いする人もいますが、ここから分かる通り重力の反作用は垂直抗力ではありません。同じ大きさの力で、向きが反対なので勘違いしやすい点です。作用･反作用を考えるときは、まず「何が何に対して及ぼす力なのか」を考えることが重要です。

作用・反作用を使った問題例

Q：天井から糸で吊るされた質量1kgのおもりがある。このとき、天井が糸を引く力は何N？ただし、重力加速度gを9.8(N/kg)とする。また、糸の質量は考えない。

Ans:まず、おもりについて力のつり合いを考えてみましょう。おもりには下向きに重力mg=1×9.8=9.8 Nがかかっています。このままだとおもりが落ちてしまうので、つり合っている力があるはずです。重力とつり合う力は、糸がおもりを引っ張る力です。この力をTとすると、T=mg=9.8Nとなります。

次に、糸について力のつり合いを考えます。おもりについて考えたとき、糸がおもりを引っ張る力について考えましたね。この力の反作用として、おもりが糸を引っ張る力というものも存在します。おもりが糸を引っ張る力の大きさは、作用･反作用の法則により糸がおもりを引っ張る力の大きさと同じなので、9.8Nです。これとつり合う力は、天井が糸を引く力Fです。よって、F=9.8Nとなります。

以上より、天井が糸を引く力は9.8Nとなります。

中央大学商学部【日本史】 |本番で圧勝の徹底対策シリーズ

2016.12.09

中央大学商学部入試難易度： 3.0 全体概観：配点100点　時間60分大問3問構成のことが多く、小問数は約70。解答形式は選択式または記述式です。時間的には問題ないと思いますが、あまりゆっくりしていると足りなくなる可能性もあります。問われている用語自体はほとんど教科書レベルからの出題で、かつ、

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中央大学商学部

入試難易度： 3.0

全体概観：配点100点　時間60分

大問3問構成のことが多く、小問数は約70。解答形式は選択式または記述式です。時間的には問題ないと思いますが、あまりゆっくりしていると足りなくなる可能性もあります。
問われている用語自体はほとんど教科書レベルからの出題で、かつ、スタンダードな問題が出題されます。教科書や参考書で「これが重要」というものを素直に覚えていきましょう。ただし、一部非常に難易度の高い問題も出題されています。ただしそのような問題は必ずできなければならない問題ではありません。
恐らく正誤判定問題は差がつくところなので気を付けてください。

分野別では政治史、社会経済史、文化史などどの分野からもまんべんなく出題されています。古代から近現代までまんべんなく出題されますが、現代史が多少難しめかもしれません。
また、史料問題も出題されます。ただし、あまり奇抜な史料は出てこないので、重要な史料を確認しておけばたとえ初見の史料でもできないということはないと思います。現代史でも史料が出題されることがあるので気を付けてください。
なにしろ、古代から近現代までまんべんなく勉強してください。

対策1:史料問題の対策はどうすればよいのか？

史料問題は必須です。まずは、教科書・資料集に出ている史料をマスターしましょう。
内容、時代背景などを理解していきます。
できれば史料集や史料問題の参考書を用意してやってみましょう。
頻出資料についてはすべて覚えるくらいの気持ちでマスターしてください。
初見史料については、周りの受験生も同じ条件です。自分の力を出し切ってください。

当たり前のことをできるようになった人が合格します。
大学受験では100点を取ることではなく、人より1点多くとることが大切です。
また、1位じゃなくても大丈夫です。
100人合格するならば、100位に入ればいいのです。
そう考えた時に、中央大学の日本史で合格点を取るには教科書レベルの知識事項で点数を落とさないこと、難問に関しては（できるに越したことはありませんが）できなくてもくよくよせずに次の問題に進むことが大切になります。

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中央大学商学部に合格するための参考書

当塾で使用している中央大学商学部に合格へ必要な参考書を紹介します。もちろん、当塾の場合は一人一人個別にカリキュラムを作成するため下記のようなカリキュラムは一例となります。参考書は何をやるかよりも、どのような目的で使用するかというが大事です。闇雲に行って情報量に圧倒されてしまうのではなく、１つ１つ目的意識を持って勉強していきましょう。
参考書だけでの独学での合格はかなり難しく、初学者の場合は指導なしでやってしまうと下手な癖が付く可能性が高いです。下手な癖がつくと、その癖を治すのに手一杯で結局志望校に受からないというケースが多くなっています。浪人しても成功しない人はこの辺りに理由があります。
ご心配な方は一度カウンセリングを受けて見ると良いでしょう。カウンセリングはこちらからどうぞ。

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とってもやさしい日本史

▶基礎(偏差値40~55程度)

金谷の日本史　「なぜ」と「流れ」がわかる本

時代と流れで覚える日本史B用語

▶応用(偏差値55~65程度)

石川の日本史B実況中継

ヒストリア日本史問題集（＊時間のない場合は行う必要はなく過去問で問題を解くことで対策をしていくと良いでしょう。）

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【物理】力のつりあい（力のつりあいその2）

2016.12.07

力のつりあい力がつりあっているとき、物体は静止、もしくは等速度直線運動をします。このときは、すべての力を足した時にゼロになるということです。力はベクトルなので、鉛直方向、水平方向など分けて考える事もできます。力を図示したら、ある一方向に対してその合力＝０なったとき物

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]ふと疑問に思ったんだけど、物が止まってるときも重力とかの力ってはたらいてるよね？[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]なのに動かないって不思議な感じだね。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]あ、でも同じ大きさの力が逆に働いてれば動かないか！[/speech_bubble]

力のつりあい

力がつりあっているとき、物体は静止、もしくは等速度直線運動をします。

このときは、すべての力を足した時にゼロになるということです。力はベクトルなので、鉛直方向、水平方向など分けて考える事もできます。

力を図示したら、ある一方向に対してその合力＝０なったとき物体はつりあいます。

例題）あるおもり（質量ｍ）が天井から糸で吊るされ、停止している。そのときの張力の大きさは？

物体に働く全ての力を考えます。

重力によって鉛直下向きに大きさｍｇの力が働く。また、ひもによる張力をTと置くと、その向きは鉛直上向きです。

上向きを正にすると、T−ｍｇ＝０となり、T=mgが張力の大きさになります。

【物理】力の種類（力のつりあいその1）

2016.12.07

力は重力、摩擦力、バネによる力、張力などと様々な種類があるように思えますが、図示するときには忘れずにすべての力を書き込むのはそう難しくありません。力そもそも力とは、物体を変形させたり、運動させたり、回転させる原因となるものです。その単位なニュートン（N）で表され、ベクトルなので向きを持ちます。

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]問題でいつも力を図示せよ、っていう問題で１つくらい忘れちゃんだよな…。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]わかる！力って物体に触れてなくても働いてたりするしね。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]一体力ってどれくらいの種類あるんだ？[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]すごい数ありそう…。[/speech_bubble]
力は重力、摩擦力、バネによる力、張力などと様々な種類があるように思えますが、図示するときには忘れずにすべての力を書き込むのはそう難しくありません。

力

そもそも力とは、物体を変形させたり、運動させたり、回転させる原因となるものです。

その単位なニュートン（N）で表され、ベクトルなので向きを持ちます。

力の種類

力は大きく分けると非接触力、接触力にわけられます。そして非接触力は重力、クーロン力、磁場から受ける力の主に３つととても限られています。

物体に働く力を図示するときは、まず非接触力が働いていないかをみつけ、その力の大きさと向きを矢印で書き込みます。次に、物体と接触している場所はすべて物体に力を及ぼします。それらの力を矢印で表せばいいのです。

よくでてくる力は、

・重力→地球上の物体すべてに働き、向きは地球の中心に向かっています。

・弾性力→バネによる力でバネが伸びたり、縮んだりすると元の状態に戻ろうとするので、その方向に力が物体に働きます。

・抗力→ある物体Aが地面など他の物体に対して力が働くと、同じ大きさの力が反対向きに物体Aに対しても働きます。この力のことを指します。

・摩擦力→物体が摩擦のある面を移動するときに、摩擦力が生じます。摩擦力は垂直抗力に比例します。

・張力→例えば糸におもりをつけると糸がピーンと張ります。これが張力です。

などがあります。特徴をつかんでおくといいでしょう。

【物理】相対運動

2016.12.07

相対速度相対速度とはAからみたBの速度です。つまり、Aに自分を置いてみて、Bがどのような速度で運動しているかという値です。つまり、（Bの速度）ー（Aの速度）＝（相手の速度）ー（自分の速度）　で表されます。ここで２つの物体が一直線上にある場合は単純な引き算ですが、速

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]車にのりながら電車を見るといつもよりゆっくりに見えるよね。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]そうね。そうやって見える速さのことを相対速度っていうらしいよ。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]そうなんだ！[/speech_bubble]

相対速度

相対速度とはAからみたBの速度です。つまり、Aに自分を置いてみて、Bがどのような速度で運動しているかという値です。

つまり、（Bの速度）ー（Aの速度）

＝（相手の速度）ー（自分の速度）　で表されます。

ここで２つの物体が一直線上にある場合は単純な引き算ですが、速度は向きを含むベクトルなので一直線上にないときは注意しないといけません。

例えば、２つの物体が互いに垂直な向きに離れていく運動をしているとします。このときは相対速度の大きさは三平方の定理によってもとめ、向きはAの終点を始点、Bの終点を終点とするような矢印で表されます。

同様にして相対加速度も（相手の加速度）ー（自分の加速度）でもとめることができます。

相対運動の身近な例としては、電車に乗っているときに自分が乗っている電車と同じ方向に進んでいる電車を窓から見るとゆっくり見えたり止まっているように見える時があります。一方自分と逆向きに動いている電車を見るとものすごく速く見えます。またサッカーや野球の場合ボールと選手の動きが相対運動になるため、競技に慣れるまでなかなかボールが取れないのはこのためです。

例題）20m/sで運動している電車から、同じ方向に50m/sで運動している電車の相対速度vと逆向きに運動している電車の相対速度Vは？

v =（相手の速度）ー（自分の速度）＝５０ー２０＝３０m/s

V =（相手の速度）ー（自分の速度）＝５０ー（ー２０）＝７０m/s

【物理】放物運動(落体運動その2)

2016.12.07

放物運動とは、斜め方向に初速度を与えた運動です。この運動ではx方向、y方向について分けて考えるので、複雑のように感じますが、実際２つの運動は等加速度運動、等速度運動と意外と単純です。放物運動放物運動（斜方投射）は、いわゆる物を投げたときの運動を表します。ここでのポイントは運動をx

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]次は放物運動で式にcosθとかでてきちゃったよー！[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]しかも１つの運動なのにx方向とy方向に分けて考えるとかもう分からない…。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]なんでこうやって考えるんだろう。[/speech_bubble]

放物運動とは、斜め方向に初速度を与えた運動です。この運動ではx方向、y方向について分けて考えるので、複雑のように感じますが、実際２つの運動は等加速度運動、等速度運動と意外と単純です。

放物運動

放物運動（斜方投射）は、いわゆる物を投げたときの運動を表します。

ここでのポイントは運動をx方向は等速度運動、ｙ方向は等加速度運動と分けて考えることです。

今回地面からθの角度で、大きさ $v_{0}$ の初速度を与えたとします。（空気抵抗は無視します）

そのとき、x方向は進行方向を正とし、初速度は $v_{0}\cos \theta$ で表されます。また、力ははたらいていないので加速度a=０となります。

y方向では上向きを正とすると初速度は $v_{0}\sin \theta$ で表され、加速度ａ=-gとなります。

これらを等加速度運動の公式に代入することで、最高点や、落下までの時間、位置などを求める事ができます。今回の場合は各方向について以下のことがわかります。

・水平方向（x軸方向）： $v_{x}=v_{0} \cos \theta$ ・・・①、 $x=(v_{0}\cos \theta )t$ ・・・②

・鉛直方向（y軸方向）： $v_{y}=v_{0} \sin \theta -gt$ ・・・③、 $y=(v_{0} \sin \theta )t-\frac {1}{2}gt^{2}$ ・・・④

②、④を使って時間ｔを消去すると

$y=-\frac{g}{2v_{0}^{2} \cos^{2} \theta}x^{2}+(\tan \theta)x=-\frac{g}{2v_{0}^{2} \cos^{2} \theta} (x- \frac {v_{0}^{2} \sin 2\theta}{2g})^{2}+\frac {v_{0}^{2} \sin^{2}\theta}{2g}$ ・・・⑤

となり、ｙとｘは二次関数の関係になっています。この運動が放物運動と呼ばれる所以です。

ところで最高点では鉛直方向の速度成分はゼロになるので③において $v_{y}=0$ としてその時の時間を $t_{0}$ とすると

$t_{0}=\frac {v_{0}\sin \theta}{g}$

となります。このことから投げてから再び地面に着く時間は二次関数の対称性から投げてから $2t_{0}=\frac {2v_{0}\sin \theta}{g}$

となります。また⑤の $-\frac{g}{2v_{0}^{2} \cos^{2} \theta} (x- \frac {v_{0}^{2} \sin 2\theta}{2g})^{2}$ のところからθ＝45°のときが最もｘが大きい（最も飛ぶ）こともわかります。これは皆さんの実体験と合っているのではないでしょうか？

【物理】自由落下運動(落体運動その1)

2016.12.07

等加速度直線運動の1つの代表例が自由落下になります。基本中の基本なのでしっかり理解しましょう。自由落下自由落下とは、ある物体を初速度を与えずに、そっと落とした運動のことです。このときに働くのは下向きの重力で、加速度はg(≒9.8m/s2)で表されます。このときに注意しないと行けな

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]最近自由落下運動を習ったんだー！[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]あれ、難しいよね、なんで加速度が負になったり正になったりするんだ？[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]あれ？確かになんでだろう。そういうものだと思って暗記していたよ。[/speech_bubble]

等加速度直線運動の1つの代表例が自由落下になります。基本中の基本なのでしっかり理解しましょう。

自由落下

自由落下とは、ある物体を初速度を与えずに、そっと落とした運動のことです。このときに働くのは下向きの重力で、加速度はg(≒9.8m/s²)で表されます。

このときに注意しないと行けないのは座標の取り方です。最初の物体の位置を原点とします。そして、多くの場合では下向きを正とするので、下向きに働く加速度はgとなります。そのため、等加速度運動について成り立つ式は、a=g、v₀=0を代入することができ、

・v＝gt

・ $y=\frac{1}{2}gt^{2}$

・ $v^{2}=2gy　 \Longrightarrow v = \sqrt{2gy}$ 　　となります。

反対に、上向きを正にとり、加速度を−gとしても問題はありません。

鉛直投げ下ろし

鉛直投げ下ろし運動は自由落下に対して、物体に下向きの初速度を加えた運動です。このとき、まっすぐに投げ上げるので、ｙ方向についてのみ考えれば大丈夫です。

鉛直投げ上げ

鉛直投げ上げ運動は物体に上向きの初速度を与えた自由落下運動です。このとき、物体は上に運動した後、自由落下運動をします。

この場合は上向きを正に取り、加速度を−gとすることが多いので注意しましょう。

ここでポイントとなるのは、物体が最高点に達したときには速度が０であるということ、最高点に達するまでの時間と頂点から原点に戻るまでの時間は等しいということです。

例題）ボールを速さ19.6m/sで鉛直方向に投げ上げた。ボールが最高点に達するのは何秒後か。また、その高さは何ｍか求めよ。

公式に代入して、最高点ではv=0より、

最高点に達するまでの時間は

0＝19.6-9.8tより、t=2s

また、この時の高さは、

y=19.6t-1/2×9.8t^２=19.6×2-1/2×9.8×4=19.6m/s　　となります。

【物理】等速度運動、等加速度運動の３つの公式(変位、速度、加速度とは？その3)

2016.12.07

等速度運動、等加速度運動は高校物理でよくでてくる運動です。特に等加速度運動については速度、加速度、変位についての関係を示す３つの公式があるのでしっかり理解し、覚えてしまいましょう。等速度運動等速度運動とは、速度が一定である運動のことです。動いている物体に対して力が加わっていない

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[speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]最近習った等速度運動とか、等加速度運動とか全然理解できない…。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="R1" icon="seitow4.gif" name="山田さん"]そうね、何が違うのかさっぱり分からない。[/speech_bubble] [speech_bubble type="ln-flat" subtype="L1" icon="seitom3.gif" name="小山くん"]同じ速度の運動と、同じ加速度の運動ってことかな？[/speech_bubble]

等速度運動、等加速度運動は高校物理でよくでてくる運動です。

特に等加速度運動については速度、加速度、変位についての関係を示す３つの公式があるのでしっかり理解し、覚えてしまいましょう。

等速度運動

等速度運動とは、速度が一定である運動のことです。

動いている物体に対して力が加わっていない場合、速度は変化しないので等速度運動になります。

等加速度運動

等加速度運動とは加速度、つまり速度の変化が一定である運動のことです。

高校物理ででてくる落下運動、摩擦の働く運動、など多くの運動は等加速度運動です。

また、以下の３つの公式が成り立ちます。

等加速度運動の３つの公式

この３つの公式は

・v＝v₀＋at

・ $x=v_{0}t+ \frac{1}{2}at^{2}$

・v^2_ーv₀²=2ax　　　の３つです。

ここでv₀は初速度です。

この３つの式は今後使う回数が非常に多いのですぐに覚えて、使いこなせるようになりましょう！

どの値がすでに与えられているのか、どの値を求めたいのかでうまく３つの公式を使い分けましょう。

例題）t＝0において3.0 m/sで運動している物体に進行方向と同じ向きに加速度2.0m/s²を与えた。t＝7 sのときの速度と変位を求めよ。

v＝v₀＋atにおいて、v₀＝3.0、a=2.0、t＝7より、

v＝3.0＋2.0×7＝17(m/s)

次に、 $x=v_{0}t+\frac{1}{2}at^{2}$ より、

x＝3.0×7+1/2×2.0×7^２＝70(m/s)

となります。

【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)

2016.12.07

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

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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。
[word_balloon id="1" position="L" size="M" balloon="line" name_position="under_avatar" radius="radius_12" avatar_border="false" avatar_shadow="false" balloon_shadow="true" font_color="#ffffff" bg_color="#70a6ff" font_size="22" balloon_full_width="true"]とはいえ、よくわからないと思うので、まずは言葉の違いから見ていきましょう。[/word_balloon]
スカラー量とベクトル量の言葉の違い

■スカラー量：大きさのみを持つ量

例：質量、面積、長さ、温度etc…

■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…
[word_balloon id="3" position="R" size="M" balloon="line" name_position="under_avatar" radius="radius_12" avatar_border="false" avatar_shadow="false" balloon_shadow="true" font_color="#ffffff" bg_color="#70a6ff" font_size="22" balloon_full_width="true"]スカラーは普段使っている数字に近くて良いけど、ベクトルがわかりづらいな・・[/word_balloon]
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。

ベクトルとスカラーの問題例

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。

ベクトルとスカラーのまとめ

ベクトルとスカラーの違いの理解はできましたか。
学校ではこのような基本的な言葉の定義はなかな教えてくれない部分でもありますので、、
その他にも記事がありますので、読んでみてください。

v-tグラフとその意味とは？
等速度運動、等加速度運動の３つの公式
 定滑車、動滑車

また、当塾では、今回のような基本的な定義の部分からどのように理解をしたら良いのかを0からお伝えしております。
このような基本的なレベルを0から理解していくことは早慶合格への重要なステップとなります。

具体的に0から早慶に合格するために何をしたら良いのかのご相談はこちらから行なっております。

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