285 :1 :2008/03/21(金) 18:30:13.57 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ 昨日は物理の周辺っていう直接的には物理とはあまり関係ないことを扱った。
. | } 今日から力学の話に入る。
. ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/ \ ( ;;;;(
/ _ノ ヽ__\) ;;;;)
/ (─) (─ /;;/
| (__人__) l;;,´ 力学か・・・等加速度直線運動とか単振動とか日本語でおkって感じだお。
/ ∩ ノ)━・'/
( \ / _ノ´.| |
.\ " /__| |
\ /___ /
287 :1 :2008/03/21(金) 18:33:20.76 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ それは普通に日本語だろう、常識的に考えて・・・。
. | } 力学は高校物理の基本だ。やろうと思えばすべての分野と融合問題が作れる。
. ヽ } 力学と熱力学、力学と電磁気学、とかな。
ヽ ノ だから力学を完璧に理解しないことには物理のテストで高得点を取ることは難しい。
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/ \
/ _ノ ヽ、_ \
/ o゚((●)) ((●))゚o \
| (__人__)' |融合問題とかあるのかお・・・。そんなの数学だけで十分だお・・・。
\ `⌒´ /
291 :1 :2008/03/21(金) 18:40:04.25 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) まあ安心しろ。多くは熱力メインだが力学の知識を少し、これはつりあいが多いな。
| ` ⌒´ノ 使うだけ、みたいな感じだから。
. | } 変わった問題だと熱力学と波動の融合問題とかもあるっちゃあるけど
. ヽ } こういうのは無視すればおk。
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/ノ ヽ、_\
/( ○)}liil{(○)\
/ (__人__) \ 無視って・・・。それで大丈夫なのかお・・・。
| ヽ |!!il|!|!l| /
\ |ェェェェ| /
292 :1 :2008/03/21(金) 18:43:08.48 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ 安心しろ。物理で重要なのは
. | } @「現象の理解」とA「基本的な問題の理解」
. ヽ } だ。@はあとで説明する。
ヽ ノ Aだが、すべての問題は基本問題の融合と言っていい。
/ く \ 最難関といわれる東大、東工大の問題ですらそうだ。
| \ \ 上記の変わった融合問題もこれに洩れない。
| |ヽ、二⌒)、 つまり基本問題を解く力をどれだけ応用できるか。これが肝要だな。
____
/ \ ( ;;;;(
/ _ノ ヽ__\) ;;;;)
/ (─) (─ /;;/
| (__人__) l;;,´ 分かったお。でもその基本問題とやらも分からない場合はどうするのかお?
/ ∩ ノ)━・'/
( \ / _ノ´.| |
.\ " /__| |
\ /___ /
293 :1 :2008/03/21(金) 18:46:17.75 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) 教科書嫁、と言いたい所だが、教科書は意外と分かりにくいからな・・・。
| ` ⌒´ノ とりあえずオヌヌヌの参考書を以下に挙げておく。
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
セミナー物理
基本レベルの問題が多く載っている。数をやりたい人におすすめ。
だが解説がイマイチ。
物理のエッセンス(河合)
筆者が最も勧める参考書。読み進めながら問題を解いてゆくとかなり理解が深まる。
このとき重要なのが流し読みでなくキチンと理解すること。
重要問題集(数研)
エッセンスが終われば次はこれがおすすめ。かなり難しい問題も載っているので、
初めは『必解』マークのついてるやつだけでおk。
295 :1 :2008/03/21(金) 18:48:52.35 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●) あとこれは参考書ではないんだが・・・
. | (__人__) 学校の中間、期末、実テの問題を解きなおす、っていうのもかなり有効だな。
| ` ⌒´ノ 問題は当然厳選されてあるわけだから、
. | } 短時間ですむ上効果もかなりある。
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
298 :1 :2008/03/21(金) 18:51:31.14 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●) 本題に入る。
. | (__人__) ある物体における力のつりあいを考えるとき、その力が
| ` ⌒´ノ @どこから、Aどこに向かって、Bどのぐらいの大きさ
. | } か、大体でいいから矢印で図示する方法が有効だ。
ヽ } 例題を出そう。
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
問、粗い水平面上で下図のように質量mの物体Xを、水平右向きの力Fを加えて動かす。
Xに加わる力を全て矢印で図示せよ。
F | ̄ ̄ ̄ ̄|X
――――→| |
| |
|____|
////////////////////
302 :1 :2008/03/21(金) 18:56:07.99 ID:7TFdtk6X0
____
/_ノ ヽ、_\
ミ ミ ミ o゚((●)) ((●))゚o ミ ミ ミ こんなの簡単だおww!!
/⌒)⌒)⌒. ::::::⌒(__人__)⌒:::\ /⌒)⌒)⌒)
| / / / |r┬-| | (⌒)/ / / //
| :::::::::::(⌒) | | | / ゝ :::::::::::/
| ノ | | | \ / ) /
ヽ / `ー'´ ヽ / /
| | l||l 从人 l||l l||l 从人 l||l バ
ヽ -一''''''"〜〜``'ー--、 -一'''''''ー-、 ン
ヽ ____(⌒)(⌒)⌒) ) (⌒_(⌒)⌒)⌒)) バ
ン
____
/ \ ( ;;;;(
/ _ノ ヽ__\) ;;;;)
/ (─) (─ /;;/
| (__人__) l;;,´ (まずXは力Fを受けるお。んであと粗い地面から摩擦・・・
/ ∩ ノ)━・'/ それと重力。これで全部だお。
( \ / _ノ´.| |
.\ " /__| |
\ /___ /
307 :1 :2008/03/21(金) 19:02:12.30 ID:7TFdtk6X0
____
/ \ ( ;;;;(
/ _ノ ヽ__\) ;;;;)
/ (─) (─ /;;/
| (__人__) l;;,´
/ ∩ ノ)━・'/ ん、ちょっと待つお。そうだ、物体は空気抵抗を受けるお。
( \ / _ノ´.| |
.\ " /__| |
\ /___ /
____
/⌒ ⌒\
/( >) (<)\
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \ 俺天才www)
| /| | | | | |
\ (、`ー―'´, /
 ̄ ̄ ̄
308 :1 :2008/03/21(金) 19:03:23.24 ID:7TFdtk6X0
____
/⌒ ⌒\
/( >) (<)\
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \ できたお。
| /| | | | | |
\ (、`ー―'´, /
 ̄ ̄ ̄
F | ̄ ̄ ̄|←
――――→| |←空気抵抗
摩擦←|___|←
////////|///////////
↓重力
310 :1 :2008/03/21(金) 19:06:52.63 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●) 模範的だな。
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/_ノ ヽ、_\
o゚((●)) ((●))゚o
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \ 当たり前だお!やる夫はやればできる子なんだお!!
| |r┬-| | (⌒)
| | | | | ノ ~.レ-r┐、
| | | | | ノ__ | .| | |
\ `ー'´ /〈 ̄ `-Lλ_レレ
 ̄`ー‐---‐‐´
316 :1 :2008/03/21(金) 19:12:00.28 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ 違う。模範的な間違え方だって言ってるんだ。
| ( ●)(●)
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/ノ ヽ、_\
/( ○)}liil{(○)\
/ (__人__) \
| ヽ |!!il|!|!l| /
\ |ェェェェ| /
319 :1 :2008/03/21(金) 19:17:39.37 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) こんなんあってるはずないだろjk・・・
| ` ⌒´ノ ひとつずつ行こう。まずこういうつりあいの問題では空気抵抗は考慮しない。
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
な、なんだってー(AA略)
____
/ノ ヽ、_\
/( ○)}liil{(○)\
/ (__人__) \ で、でも現実では空気抵抗があるお・・・。
| ヽ |!!il|!|!l| /
\ |ェェェェ| /
320 :1 :2008/03/21(金) 19:20:37.93 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) 現実では、な。これは現実の話をしてないんだ。
| ` ⌒´ノ 空気抵抗のかからない空間、つまり真空での話だ。
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/ノ ヽ、_\
/( ○)}liil{(○)\
/ (__人__) \ 現実じゃない場所の話をしてどうするお!!
| ヽ |!!il|!|!l| /
\ |ェェェェ| /
321 :1 :2008/03/21(金) 19:23:59.81 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) 確かにそれは疑問に思うところだろう。
| ` ⌒´ノ だが物理はそういうものだ、としかいいようがない。
. | } そもそも空気抵抗がややこしすぎだからな。
ヽ } 空気の温度、湿度によっていくらでも変わるから、
ヽ ノ 世界的に普遍的な法則を言い表すためには仮想の空間が必要になってくる。
/ く \ そもそも『現実じゃない場所の話』を進めた結果今の科学がある訳だ。
| \ \ ぱっと見意味がなくても長期的にみれば必ず意味が出てくる。そういうもんだ。
| |ヽ、二⌒)、 分かったか?
____
/ \ ( ;;;;(
/ _ノ ヽ__\) ;;;;)
/ (─) (─ /;;/
| (__人__) l;;,´ ・なんとなく分かったお
/ ∩ ノ)━・'/
( \ / _ノ´.| |
.\ " /__| |
\ /___ /
323 :1 :2008/03/21(金) 19:26:02.07 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) だからまず空気抵抗を除く。
| ` ⌒´ノ ちなみに空気抵抗は問題文に『考慮せよ』と書いてない限りは無視する。覚えておけ。
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) 次にこの物体に加わる力がもうひとつある。
| ` ⌒´ノ これはややイメージしにくい力かもしれんが、
. | } 地面から受ける垂直効力、ってのがある。
ヽ } 聞いたことぐらいはあるだろう?
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
327 :1 :2008/03/21(金) 19:28:38.07 ID:7TFdtk6X0
____
/⌒ ⌒\
/( >) (<)\
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \ 全然ないお!!
| /| | | | | |
\ (、`ー―'´, /
 ̄ ̄ ̄
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ノ( ( ●)(●)
. | ⌒ (__人__) てめえ、俺の授業聞いてたのか・・・?
| ` ⌒´ノ まあいい。とりあえずそういう力がある、ってことを覚えておけ。
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
331 :1 :2008/03/21(金) 19:30:52.17 ID:7TFdtk6X0
____
/⌒ ⌒\ ホジホジ
/( ●) (●)\ 分かりましたお。
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \
| mj |ー'´ |
\ 〈__ノ /
ノ ノ
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) 次にF、重力、摩擦力だな。これは始点がまるっきり違う。
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
337 :1 :2008/03/21(金) 19:37:42.46 ID:7TFdtk6X0
____
/⌒ ⌒\ ホジホジ
/( ●) (●)\ 始点ってなんだお・・・?
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \
| mj |ー'´ |
\ 〈__ノ /
ノ ノ
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●)
. | (__人__) 簡単に言えば力が加わる場所だな。
| ` ⌒´ノ まず重力は物体の重心だ。他の力は基本的には力を加えられている場所。
. | } ただし垂直効力はちょっと厄介だ。これはまた今度説明するが、
ヽ } とりあえず今は重心の真下の地面との接点と覚えてくれ。
ヽ ノ そして摩擦力は垂直効力と同じ。
/ く \ 以上を考慮して正しい図を描くと下のようになる。
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
339 :1 :2008/03/21(金) 19:38:35.62 ID:7TFdtk6X0
| ̄ ̄ ̄ ̄ ̄|X
|→F |
| ↓重力|
摩擦←↑垂直効力 (始点が若干違うけどご愛嬌ってことで)
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
344 :1 :2008/03/21(金) 19:43:03.35 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●) このように矢印で力を表現すると非常に分かりやすい。
. | (__人__) 問題文の図にどんどん力を書き込もう。
| ` ⌒´ノ 理解も深まるしミスも少なくなる。ただしモレには気をつけろ。
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/⌒ ⌒\ ホジホジ
/( ●) (●)\ 分かりましたお。
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \
| mj |ー'´ |
\ 〈__ノ /
ノ ノ
349 :1 :2008/03/21(金) 19:56:49.57 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ よし。じゃあ次は本格的なつりあいの問題に入る
| ( ●)(●) だがその前に力の分解を学んでもらう。
. | (__人__) 力の分解は基本中の基本、
| ` ⌒´ノ 完璧に使いこなせるようになってもらう。
. | }
ヽ } 力の分解とはその名のとおり力を分解すること。
ヽ ノ 多くは横と縦だな。なぜ分解できるかというと、
/ く \ 力はベクトルだからだ、としか言いようがない。
| \ \ 取り合えず覚えてくれ。
| |ヽ、二⌒)、
例題、次の力を水平、鉛直成分に分けて答えよ。ただし力の大きさをFとする。
――
/| 答 水平・・・Fcos45°=1/√2F
/ | 鉛直・・・Fsin45°=1/√2F
/)45°
351 :1 :2008/03/21(金) 20:00:20.03 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \
| ( ●)(●) まあこれははっきりいって数学だな。
. | (__人__) これなら分かるだろ?
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/⌒ ⌒\
/( >) (<)\
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \ 余裕ですお!!
| /| | | | | | やる夫は数学は得意ですお!!
\ (、`ー―'´, /
 ̄ ̄ ̄
357 :1 :2008/03/21(金) 20:18:11.16 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ じゃあ標準問題に入る。
| ( ●)(●)
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
例題、下図のように粗い地面の上に一様な棒(質量m長さL)があり、
滑らかな壁に地面と45°で立てかけられている。
地面から受ける摩擦と壁から受ける垂直効力の大きさを求めよ。
ただし静止摩擦係数をu、重力加速度をgとする。
|
|\
| \
| \
| \
| \
| \
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
373 :1 :2008/03/21(金) 21:13:08.29 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ じゃあ標準問題に入る。
| ( ●)(●) まず力に適当な記号を付けて図示。(下図)
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ
. | } 物体は静止してるから全ての力はつりあっている。
ヽ } つりあっているということは全ての力は打ち消しあってるってことだ。これは分かるな?
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
|→壁からの垂直抗力NA
|\
| \
| \
|重力↓\
|mg \
| 摩擦F←\↑床からの静止摩擦力NB
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
376 :1 :2008/03/21(金) 21:16:51.68 ID:7TFdtk6X0
____
/ \
/ ─ ─\
/ (●) (●) \
| (__人__) | 分かりますお。
/ ∩ノ ⊃ /
( \ / _ノ | |
.\ “ /__| |
\ /___ /
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ こういうときは水平(横)と鉛直(縦)の成分に分けて考えるのが定石だ。
| ( ●)(●) 水平 NA=F 鉛直 NB=mg
. | (__人__) 次に絶対にしてはいけないこと。
| ` ⌒´ノ 摩擦力=摩擦係数×垂直抗力
. | } と考えて、F=uNB とすることだ。
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
381 :1 :2008/03/21(金) 21:22:40.43 ID:7TFdtk6X0
____
/ノ ヽ、_\
/( ○)}liil{(○)\ なんでだお・・・?動いてるときの摩擦力はそうやってするお!
/ (__人__) \
| ヽ |!!il|!|!l| /
\ |ェェェェ| /
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ (垂直抗力も知らないくせになんで知ってやがんだこいつ・・・。)
| ( ●)(●) それは特殊な場合といえるだろう。
. | (__人__) 静止摩擦係数はそもそもギリギリの場合しか使えない。
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ } 例えばある静止している物体を押しているのに、
ヽ ノ その物体を押す力より大きい摩擦力が大きい力が働いたらどうなる?
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
382 :1 :2008/03/21(金) 21:26:18.13 ID:7TFdtk6X0
____
/ \
/ ─ ─\
/ (●) (●) \
| (__人__) | (手前にくる力のほうが大きくなるから)こっちに向かってくるお!
/ ∩ノ ⊃ / でも実際そんなことにはならないお???どういうことだお?
( \ / _ノ | |
.\ “ /__| |
\ /___ /
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ そうだ、ならない。なかなか優秀だな。
| ( ●)(●) 現実に考えても変だろ?だからこの場合の摩擦はつりあいで出すしかないんだ。
. | (__人__) 物理では現実で考えてどうか、というイメージは非常に大事だ。ここから先でも重要になる。
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
383 :1 :2008/03/21(金) 21:34:07.34 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ 話を戻す。力のつりあいの式は出したから次はモーメントのつりあいだ。
| ( ●)(●) モーメントとは何か。これは簡単に言えば物体を回転させる力だな。
. | (__人__) どこか点を定めて、そこからの距離×回転方向の力の大きさ
| ` ⌒´ノ で導かれる。定めた点にある力は無視できるから力の始点が多数集まっている点がいいな
. | } 勘違いしてるやつが多いが、この中心は理論上どこに置いてもいい。
ヽ } 計算を楽かきついか、の違いだけだ。
ヽ ノ ここでは地面と棒との接点を中心点に定める。
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
385 :1 :2008/03/21(金) 21:49:24.22 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ モーメントでは定めた中心を向く力の成分は無視できる。回転に作用しないからな。
| ( ●)(●) ここで上の力の分解が生きてくるわけだ。
. | (__人__) 分解後の力もしっかり図に描いて、角度とかも書いとくとわかりやすい。
| ` ⌒´ノ さてつりあいだが中心から見て、反時計回りのモーメント=時計回りのモーメント
. | } で導かれる。実際にやってみよう。
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
モーメントのつりあいより、
NALcos45°=mg(L/2)sin45°
これを整理すると
2NA=mg
386 :1 :2008/03/21(金) 21:54:07.62 ID:7TFdtk6X0
/ ̄ ̄\
/ _ノ \ これで必要な式はすべて得られた。
| ( ●)(●) さっきの2式とあわせて考えて解いてみろ。
. | (__人__)
| ` ⌒´ノ
. | }
ヽ }
ヽ ノ
/ く \
| \ \
| |ヽ、二⌒)、
____
/ \
/ ─ ─\
/ (●) (●) \
| (__人__) | (求めるのはNAとFだから・・・)
/ ∩ノ ⊃ /
( \ / _ノ | |
.\ “ /__| |
\ /___ /
389 :1 :2008/03/21(金) 21:59:27.72 ID:7TFdtk6X0
____
/⌒ ⌒\
/( >) (<)\
/::::::⌒(__人__)⌒::::: \ 分かりましたお!!
| /| | | | | | 帰ってセミナーやりまくりますお
\ (、`ー―'´, /
 ̄ ̄ ̄
つりあい編
完