物理が苦手な人必見!東工大生による基本の物理

プロ講師堀内が、高校物理を1から解説

第13回「弾性力」

今回は、物理によく出てくるばねについてやっていきたいと思います! (またエネルギーに帰ってきますのでご安心をw)

ばねを見たこと無い人はたぶんいないと思うので、ばねとは何か、とかはいいですね^^

みなさんも簡単にイメージできると思いますが、ばねって縮めば縮むほど(伸びれば伸びるほど)元に戻ろうとする力は大きくなりますよね。そういう元に戻ろうとする力のことを復元力といい、ばねでは弾性力といいます。

そのばねの復元力の大きさを式で表したものがよく聞くフックの法則です!!

 

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なぜマイナスが付いているかというと、ばねは常に変位と逆向きの力が働くからです!

簡単にいうと、縮めば伸びようとするし、伸びれば縮もうとするってだけです。言われてみれば当たり前ですよね^^

ばね定数kは基本的に問題文で与えられるので構えなくて大丈夫ですよ!

いわゆるばねの固さとか軟らかさを表す値だと思ってください。

ちなみにばねが伸び縮みしていない、通常の状態の長さを自然長というので覚えておきましょう!!

 

では、フックの法則をしっかり使えるか、問題を通じて確認してみましょう。

 

問:次の(1)、(2)においてばねの伸びをそれぞれもとめよ。((2)ではそれぞれのばねの伸びを求めよ)ただし、重力加速度はgとする。

 

(1)ばねで小球を天井からつったときに、小球が静止するときのばねの伸び

 

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(2)(1)にもう一つ違うばねを追加したときの、小球が静止するときのそれぞれのばねの伸び

 

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(2)は慣れてないと少し難しいかもしれませんね^^

次回はこれの解説をやっていきます!!

 

 

 

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第12回解答

 

例によって前回の問題の解説をやっていきます!

基本事項こそしっかりと確認しておきましょう^^

 

問:次の(1)、(2)の図において最下点での速さvを求めよ。(小球の大きさは考えないものとする)

 

(1)

 

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これは単純ですね^^

力学的エネルギー保存則より

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が成立するので、これを解いて

 

             f:id:sinwazemi:20170614124223j:plain

となります。

 

(2)

 

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位置エネルギーの高さに注意しましょう!!

高さは重力がかかる方向の移動距離なので上の図のようになります。

よって力学的エネルギー保存則より

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が成立するので、これを解いて

            f:id:sinwazemi:20170614124414j:plain

となります。

 

(2)の高さはついLとしてしまいがちなので気をつけてくださいね^^

次回はばねの反発力や弾性エネルギーについてやっていきたいと思います!

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12回「力学的エネルギーの保存則」

今回は、エネルギーと仕事の関係に続いて、力学的エネルギー保存則の基本問題をやっていこうと思います!!

基本事項を確認したい方は9回目、10回目に載っていますので、ぜひご覧ください^^

 

 

ではさっそく問題をやっていきましょう!

基本問題ですので気軽に解いてみてください^^

 

問:次の(1)、(2)の図において最下点での速さvを求めよ。(小球の大きさは考えないものとする)

 

(1)

 

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(2)

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(2)は間違えやすいので気をつけましょうね^^

 

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第11回解説

 

前回の問題の解答をやっていきます!!

たぶん余裕だったと思うので、基本を確認しながらさっといきましょう^^

 

問:物体がL進んだときの速度vを求めよ

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粗い地面であるので物体は移動中に動摩擦力を受けることに注意しましょう!!

エネルギーと仕事の関係より

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が成立します。よってこれを解いて

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となります。

 

いかがでしたか?

動摩擦力は物体の運動とは逆向きに働くので、仕事は負の値になることに注意してください!!

次回はもう少し難易度をあげていきます^^

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第11回「エネルギーと仕事」

~ 物理ブログ11回目 ~

 

日が開いてしまいましたが、今回からは力学的エネルギーと仕事の問題を解いていきましょう!!

基本事項を確認したい方は9回目、10回目に載っていますので、ぜひご覧ください^^

 

ではさっそく問題をやっていきましょう!

まずは簡単な問題から^^

 

問:物体がL進んだときの速度vを求めよ

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これは定番問題ですね笑

少しずつ難易度の高い問題を扱っていきたいと思います!!

 

 

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第10回「仕事」

 

今回もまだ問題には入らずに、仕事の使い方についてやっていきましょう!!

仕事とは前回でも書いたように、物体が持っているエネルギーを変化させる物理量です。

つまり、最初の状態に仕事を加えると後の状態になるので、よく教科書などでは

仕事=(後の力学的エネルギー)-(最初の力学的エネルギー)

とありますが、これだと前と後、どっちからどっちを引くんだっけと混乱してしまう声をよく聞きます。

そこで、それを解決するために、今回で言いたいことはこれだけです!!

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さっきも言ったように、最初の状態に仕事を加えたら後の状態になる!!

これだけです!!

式変形しただけじゃんと感じる方もいらっしゃると思いますが、この考え方にしただけで、仕事の計算を間違えなくなった生徒を何人も見てきました^^

大事なことは、式はイメージしやすい形で覚えるということです!

 

次回からは実際に問題練習をしていきたいと思います!!

 

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第9回「力学的エネルギー」

 

今回から、運動方程式を抜け出してエネルギーや仕事などについてやっていきたいと思います!

 最初は導入ということで、教科書のおさらいからいきましょう^^

まずは、力学で扱うエネルギー、つまり力学的エネルギーについて

 

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そして、よく聞く力学的エネルギー保存則とは、物体に仕事が働かなければ、物体が持つ力学的エネルギーが変化することはないという法則です!!

 

これはこれからよく使うので覚えておいてください!!

次回はエネルギーと仕事の関係についてやっていきましょう^^

 

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