物理の勉強② 物体の運動と加速度

今回は「物理の勉強②物体の運動と加速度」です。

物理・物理基礎で、最初の最初で第一歩のところです。今回は、かなり基本的です。多くの人にとっては簡単でしょうが、あえて基礎から見直してみましょう。

小学校、中学校で習いましたが、距離(道のり)＝速さ×時間です。

公式では、ｘ=ｖｔです。まず、物理では、文字の設定をきっちりおさえていきます。

すなわち、文字が何を表しているかと単位です。ｖが速度を表します。この「速度」ですが、「速さ」とは違います。

速度は進む方向を含めたもので、速さは方向は関係なく、大きさだけです。数学でベクトルを習わないと難しいですが、上についた→が、方向と大きさを表しています。

加速度は、速さの変化の度合いです。１秒間にどれくらい速さが変わるか。速くなれば、加速度はプラスになります。加速度は方向こみで、大きさは「加速度の大きさ」です。

…というふうに、ことばの定義もしっかりおさえましょう。単位はｍとｓ(秒)です。という設定です。

そして、ｖ＝ａｔという公式が生まれます。(初速が０の場合)

時間ｔが経つたびに、１秒ごとに速度ｖが変わる。その変わる度合いが加速度で、プラスで速くなり、マイナスで遅くなる。これをしっかり理解しましょう。

さらにｖ－ｔグラフでは、面積が距離になります。縦がｖ、横がｔで、面積は縦×横、すなわち速さ×時間＝距離です。

下の図の①～③の３つの公式が、かなり重要になります。この単元はもちろん、他の単元でも度々登場します。

①では、初速ｖ₀から段々速くなる(ａ＞０の場合) 式、グラフでは直線になります。この感覚も重要です。

そして、②、③を導き出せるのですが、教科書や参考書でなぞりましょう。物理は、公式を導き出す過程が重要です。そして、公式を覚えて、瞬間的に使えることも重要です。

この３つの公式のあと、様々な運動に進みます。加速度が重力加速度ｇになり、色々物体を投げます。

自由落下、投げ上げ、投げおろし、水平投射、斜方投射。それぞれの投げ方も理解しましょう。

ちなみに、自由落下で「静かに」落とすというのは、初速度が０という意味です。このように、物理独特の表現もあります。

物理基礎では、下の３つの運動までですが、この時点で「もう物理無理」となる人は多いです。これらは、もとの３つの運動と公式は同じです。

もとの公式から、一部が変わります。まず、加速度ａは重力加速度ｇになります。ただし、面倒なのが＋－。運動により、プラスが鉛直上向きor鉛直下向きで設定が違います。物体が最初に動く向きがプラスになります。

細かいですが、丁寧におさえましょう。

そして、ｘがｙになります。これは、水平方向がｘで鉛直方向がｙという設定です。

それぞれの運動での公式は、覚えるよりも、もとの３つの公式からつくりましょう。もちろん、覚えてもいいですけど。

そして、物理範囲になると、斜方～が登場します。斜めに投げます。

このとき、水平方向と鉛直方向、すなわち縦と横に分けて考えます。

縦の鉛直方向は、これまでの運動のいずれかになります。そして、水平方向は等速直線運動になります。

地球が物体をぐいぐい引っ張るのは、縦の鉛直下向きで、それと垂直な水平方向には関与しません。ここは難しいですが、重要です。

ちなみに、この世界には空気抵抗が存在しません。現実とは異なり、そこが私が物理が嫌いな原因の一つです。

この２方向に分けるのは、様々な単元で、やたらと登場します。問題を解くときのスタートとなります。

また、斜面の上を動くときは、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向に、やっぱり２方向に分けます。

今回はここまでです。問題を解くときは、全く違った感覚になります。数学同様に問題演習は当然重要です。しかし、物理は、より基本が重要です。ことば、単位、設定など細かいところまで「基本」をしっかりおさえましょう。

こんな感じで書いていきたいと思いますが、全単元を網羅できるでしょうか。ものすごく時間がかかりそうです。先に化学の方が完成しそうです。