m ‚OD‚Q‚‡‚a‚a’eŽg—pŽž‚̃ŒƒMƒ…ƒŒ[ƒVƒ‡ƒ“ƒMƒŠƒMƒŠ 1 +

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) 1 ƒtƒB[ƒg‚̏ꍇ ‚R‚T‚QD‚P‚Q ‚†‚”^‚“‚…‚ƒ. k v x

ご使用のブラウザは、JAVASCRIPTの設定がOFFになっているため一部の機能が制限されてます。, [1]  2020/10/22 07:01   男 / 20歳未満 / 小・中学生 / 非常に役に立った /, [2]  2020/09/17 16:47   男 / 20歳未満 / 高校・専門・大学生・大学院生 / 非常に役に立った /, [3]  2020/08/30 02:55   男 / 20歳未満 / 小・中学生 / 非常に役に立った /, [4]  2020/03/17 21:48   男 / 20歳未満 / 高校・専門・大学生・大学院生 / 非常に役に立った /, [5]  2019/08/31 05:24   男 / 40歳代 / 会社員・公務員 / 役に立った /, [6]  2019/01/19 22:37   男 / 20歳未満 / 小・中学生 / 少し役に立った /, [7]  2018/11/15 18:22   男 / 20歳未満 / 小・中学生 / 役に立った /, [8]  2018/06/22 23:14   男 / 40歳代 / エンジニア / 非常に役に立った /, [9]  2018/05/14 19:27   女 / 30歳代 / 会社員・公務員 / 非常に役に立った /, [10]  2018/01/19 20:03   男 / 20歳未満 / 小・中学生 / 役に立った /. x よって、力が一定でない場合でも、, 高さh[m]に持ち上げた質量m[kg]の物体は、手を離せば、重力によってmg[N]の力を受けながら、地面までの距離hの分だけ落下するので、手を離すと仕事をmgh[J]することになる。 ‚^‚“‚…‚ƒ

1

はじめに 中学校では、距離、速さ、時間という3つを考えていました。 距離=速さ×時間 ですね。しかし高校になると、新しく加速度という概念が出てきます。例えば、 「時速25キロで走っていた車が … この、運動をしている物体が持つエネルギーを運動エネルギー(うんどうエネルギー、kinetic energy)という。, 種々の実験の結果によると、物体の運動エネルギー K は、物体の速さを v とし、その物体の質量を m とすると、, 図のように、質量 m[kg]の物体Aが右向きに進んでいるとしよう。物体Bと衝突してから、物体Aが一定の力 F [N]で物体Bを押しながら、距離 s[m] だけ進んで、静止したとする。, 速さが2倍になると、運動エネルギーは4倍になる。速さが3倍になると、運動エネルギーは9倍になる。, 質量 m[kg]を持つ物体が、水平方向に速度 v1 [m/s] で運動していた。このときその物体に、ある仕事 W [J]をし、その物体の速度をv2まで引きあげた。, 一般に、物体になされた仕事の大きさのぶんだけ、物体のエネルギーが変化する。

ƒtƒB[ƒg‚̏ꍇ ‚R‚X‚RD‚U‚X ‚†‚”^‚“‚…‚ƒ = 2 物体にはたらいている力は重力以外では摩擦力だけです。始めに手で押して初速を与えたかもしれませんが、問題の意味は、初速を与えた後は手を離した、ということです。そしてその後、動摩擦力が進行を妨害する方向にはたらいて物体が止まったということです。このときの 動摩擦力は一� − s=4.5x4.5/2=10m t=4.5/1=4.5秒 また最初の1.5秒で半分の5mを転がります。 計算が楽なので、今後も本ブログではμ=0.1とすることが多いと思いますが、μ=0.1ではスティンプメーターでは1.8mしか転がりませんから、かなり遅いグリーンです B 2 2 {\displaystyle {\frac {1}{2}}mg}

g 2 2 k

M16A2(5.56*45)=1600J AK47(7.62*39)=2120J さぁこれで1発のエネルギーが分かりました。とことんまでカリカリにチューンして弾を遠くに飛ばす銃を作ろうと思った方、ちょっとお待ち下 …

2

物理学でいう「エネルギー」(英:eneregy エナジー)とは、物理学でいう「仕事」(しごと、英:work ワーク)をする能力のことである。より具体的にいうと、エネルギーとは、静止していた他の物体を動かせる能力のことである。, 物体に力をかけたまま力の方向に移動させることを、「物体に仕事をした」などという。

h

と同じ結果になる。, よって、この場合、式 高校物理では、速度の理解が重要になってきます。そこで、速度とは何なのかを丁寧に図を用いて解説します。さらに、速さとの違いを考えることにより、理解を深めることができます。

{\displaystyle W={\frac {1}{2}}kx^{2}}

物理が苦手な人でも運動量について理解できるぐらい分かりやすく解説しています。 本記事を読めば、 運動量とは何か・運動量保存則・運動量と運動エネルギーの違いなどが理解できる でしょう。 最後には運動量の計算問題も用意した充実の内容です。 ) x

{\displaystyle v={\sqrt {2gh}}}

弾道計算と放物運動はまったく別のものとしてとらえるべきですか? [6] 2019/01/19 22:37 男 / 20歳未満 / 小・中学生 / 少し役に立った / 使用目的 \begin{align}

(計算の簡単化のため、vの符号は正のみとした。) そして実験結果も、この式 = と同じ結果になる。 よって、この場合、式 = が物理学的に正しいことになる。(物理学は実験科学であるので、実験的に検証された式は正しい。) − ( つまり、弾性力による位置エネルギー U[J]は、, 弾性力による位置エネルギーのことを弾性エネルギー(だんせいエネルギー、elastic energy)ともいう。, さきほどの右図では、伸ばした場合の図だったが、縮めた場合でも、自然長を基準に、同様の公式が成り立つ。, 自然長から x1[m]伸ばされて静止させていた、水平に置かれた ばね を、さらに伸ばして、自然長から x2 まで伸ばした。, ※注意.

このような、物体の高さによるエネルギーを位置エネルギー(いちエネルギー、potential energy)という。, 位置エネルギーは物体の高さhと物体の質量mと重力加速度gに比例する。位置エネルギーの記号をUで表した場合、位置エネルギーUは, 例として、図のように、水平に ばね が置いてあるとする。そして、自然長からx[m]伸ばしたとする。このとき、ばね に蓄えられるエネルギー(位置エネルギー)を求めよう。計算の簡単化のため、摩擦は考えないとする。, 位置エネルギーの場合、仕事 W のぶんだけ、位置エネルギー U が増すのだから、位置エネルギーを求めたいなら、まず仕事 W を求めればよい。, ばねの弾性力 F=kx のする仕事 W を求めるには、横軸に伸びx[m]、縦軸に弾性力F[N]のグラフを求め、そのグラフから図形的に仕事の値を求めればよい。, そのグラフは、右図下のグラフのようになる。

2

仮に摩擦の無い理想的な てこ や 斜面 があったとしても、それを、どんなに組み合わせても、「力の大きさ × 移動量」という量は同じであり、つまり仕事は変わらない。, このように、どんな道具を使って力の大きさを変えても、道具を使わない場合と、仕事が変化しないことを、仕事の原理という。, 図で分かるように、距離 h[m] だけ持ち上げるのに必要な力は半分の

ただし,加速度は初速や変位に対して逆向きですから負の数として取り扱います。したがって計算式は次のようになります。\[ x = 8 \cdot 5 + \dfrac{1}{2} \cdot (-2) \cdot 5^2 = 15 …

‚OD‚Q‚T‚‡‚a‚a’eŽg—pŽž‚̃ŒƒMƒ…ƒŒ[ƒVƒ‡ƒ“ƒMƒŠƒMƒŠ 2

=

v = 2

自然長を基準にして、x[m]伸びた場合の弾性力 F=kx のした仕事 W[J] は、, そして、その仕事(

1 x &= v_0 \dfrac{v-v_0}{a} + \dfrac{1}{2}a \left( \dfrac{v-v_0}{a} \right)^2 \\[1mm]

x

また、さきほどの節の仕事の定義より、仕事の式の力は、移動方向の分力のみを考えればよい。なお、垂直方向には動いていないので、垂直方向の分力 F・s sin θ は仕事をしていない。なので、水平方向の分力のみを計算すれば仕事が求まる。そして、その、水平方向の分力 F cos θ がする仕事とは、, たとえば図のように動滑車を使うと、物体を持ち上げるのに必要な力は半分になるが、物体を滑車を使わないときと同じ距離だけ持ち上げたい場合に、ひもを持ち上げるのに必要な距離が2倍になるので、結局、滑車を用いても、「力の大きさ × 移動量」という量は同じである。つまり、仕事の大きさは、滑車を使っても変わらない。, てこ や 斜面 でも、力の大きさは変えられても、そのぶん手元の移動距離が増えてしまい、結局、仕事の大きさは変えられない。 x 重力加速度とは物質が落下する際に落下物の速度は一定の割合で上がっていくことです。この記事では重力加速度の求め方と自由落下・鉛直投射・斜方投射の計算問題をわかりやすく解説いたします。 g

&= \dfrac{vv_0-{v_0}^2}{a} + \dfrac{v^2 – 2vv_0 + {v_0}^2}{2a} = \dfrac{v^2 – {v_0}^2}{2a}

いっぽう、単に力を加えただけで、物体が動かない場合は、「仕事をしていない」のである。, ここでは、図のように、物体に一定の大きさの力 F[N] を加えたとして、その力の方向に s[m] だけ変位したとする。, 仕事の記号は通常では W または w で書かれる。大文字または小文字のダブリューである。, 図のように、水平方向から角度 θ で、力 F で引いている場合で、水平方向に s[m] だけ動かした場合の仕事は、, である。

ミート率は最大で「1.5」で、アマチュアゴルファーの値は「1.35~1.39」程度です。ヘッドスピードの1.5倍のボール初速を目指すことが飛距離 …

また、0° < θ < 90° としよう。, エネルギー(英:energy エナジー)とは、物理学でいう「仕事」(しごと、英:work ワーク)をする能力の大きさを、数値的に定量的に表したものである。, なお、「エネルギー」という読みは、ドイツ語での発音に由来する読み方であり、英語では「エナジー」と発音するのが近い。日本では、この物理量のことは「エネルギー」というのが一般的である。, 運動している物体(仮に、これをAとする。)は、他の物体(仮にBとする。)にぶつかれば、その物体Bに力を及ぼしたり、物体Bを動かしたりできる。, つまり、運動している物体には、仕事をする能力があり、したがって運動している物体はエネルギーを持っている。

1 力学の基本となる運動の記述において重要な等加速度運動。公式の丸暗記ではなく,速度と時間のグラフを用いて考えることで,理解が深まります。, まず,等加速度運動とは読んで字のごとく各方向で加速度が一定である運動のことです。速度と加速度,また運動を記述するにあたり必要な時間の導入についてはこちらのページを参考にしてください。, この式は初速\(v_0\)でスタートした物体が加速度\(a\)で運動しているときの,時刻\(t\)での速度\(v\)を表しています。加速度が速度の時間変化率であるということに気づいていればすんなり入ると思いますが,式の形だけを見ると\(v\)は\(t\)の1次関数となっています。つまり,グラフは次のようになるはずです。, この式は初速\(v_0\)でスタートした物体が加速度\(a\)で運動しているときの,時刻\(t\)での変位\(x\)を表しています。変位ですから\(t=0\)での位置を基準としてどれだけ位置が移動したかを計算できるのですが,こちらのページでも言及したように,正の向きをきちんと定める必要があります。つまり,, 加速度\(a\),初速\(v_0\),変位\(x\)をはかる向きは統一する必要がある, ということです。この式も\(v-t\)グラフを用いることで簡単に理解できます。ここでは加速度が正の場合のみ扱いますが,負の場合も上の速度の公式同様ですので,まったく同じです。, さて非常に大事なことですが,速度のグラフが囲む部分の面積が変位に対応するのでした。ですから,上のように速度が時間の1次関数(グラフは直線)の場合,それが囲む部分は台形になります。上の図ではその台形を下側の長方形と上側の三角形に分割して考えました。このとき,, になりますから,それぞれの面積を計算して足すことによって変位が次のように求まります。\[ x(t) = v_0 t + \dfrac{1}{2}at^2 \]速度のときに比べて文字の数が多くて少し紛らわしいですが,このように図形的イメージを持つことで間違えにくくなります。例えば初速がゼロでスタートしたなら,変位は\(at^2/2\)と簡潔に書けることもこの式からわかりますね。, さて最後は速度の二乗がどれだけ変化するかを表した式です。実はこの式(3)は,上の二つの式(1)と(2)を連立させて\(t\)を消去すれば求めることができます。つまり(1)から,\[ v = v_0 + at \quad ゆえに \quad t = \dfrac{v-v_0}{a} \]となり,これを(2)に代入します。 M16A2(5.56*45)=1600J AK47(7.62*39)=2120J さぁこれで1発のエネルギーが分かりました。とことんまでカリカリにチューンして弾を遠くに飛ばす銃を作ろうと思った方、ちょっとお待 …

物理基礎にでてくる、等速直線運動、等加速度運動、鉛直投射といった運動… 上手くイメージを掴んでおかないとあとあとセンター試験レベルの問題を解く時にとても困ってしまいます。 これらの運動をイメージするためには「運動に関わる3つの値」が理解することが大切です。

x

2 となりますから,最後に両辺\(2a\)倍して\[ v^2 – {v_0}^2 = 2ax \]という公式を得ます。なんでこんなことまでしてこの公式を求めて使っていくのかというと,時間\(t\)が式にいないことが嬉しいのです。この式は物体がどの位の時間をかけて移動したかがわからなくても,加速度と変位がわかっていれば速度の二乗変化がわかる優れモノなのです。, 多くの高校生の悩みはこの式を,どういう場合でいつ使うのかで悩んでいると思いますので,具体例を挙げて少し説明しておきます。, 問.初速\(8 \,\mathrm{m/s}\)で打ち出した球が,初速と逆向きの加速度\(2 \,\mathrm{m/s^2}\)で運動した。\(5 \,\mathrm{s}\)後の変位(初速方向を正)を求めよ。, 答.これは初速,加速度,時間が与えられて変位を聞かれているので(2)を使います。ただし,加速度は初速や変位に対して逆向きですから負の数として取り扱います。したがって計算式は次のようになります。\[ x = 8 \cdot 5 + \dfrac{1}{2} \cdot (-2) \cdot 5^2 = 15 \,\mathrm{m}\], 問.ある物体がとある初速で打ち出されて,初速の向きに加速度\(4 \, \mathrm{m/s^2}\)で運動した。\(6 \,\mathrm{s}\)後の速度が\(30 \,\mathrm{m/s}\)のとき,初速はいくらか。, 答.少し曲がった問われ方をしていますが,本質は変わりません。初速が知りたくて,与えられた条件は\(6 \,\mathrm{s}\)後の速度です。ですから,速度の公式を使えばいいですね。初速を\(v_0\)とすると,\[ 30 = v_0 + 4\cdot 6\]となりますから,\(v_0 = 6 \,\mathrm{m/s}\)と求まります。, 問.小球が初速\( 3 \,\mathrm{m/s}\)で動き始め,加速度は初速の向きに\(2 \,\mathrm{m/s^2}\)であった。小球の変位が\(4 \,\mathrm{m}\)となったときの速度はいくらか。, 答.問題文中に時間の情報がありませんから,一発で(3)の式を使うことがわかります。求める速度を\(v\)とすると,\[ v^2 – 3^2 = 2\cdot 2\cdot 4 \quad ゆえに \quad v^2=16\]と求められます。さてここで一つ引っかかるのが,この式からは数学的には\(v=\pm 4\,\mathrm{m/s}\)と2つの答えが出てきます。もちろん,初速が初速\( 3 \,\mathrm{m/s}\)で,初速の向きに加速されてますから答えはプラスの\(v=4\,\mathrm{m/s}\)だけですが,ではマイナスの答えは何を意味するのでしょうか。それは(1)の式にこのマイナスの答えを入れてみるとわかります。実際にいれてみると,\[ -4 = 3 + 2\cdot t \]となりますが,これを解くと\( t = -3.5 \,\mathrm{s}\)となってしまいます。初速が出る\(t=0\)以前のことは今関係ないですから,この解は除外しないといけない,ということになります。, ここまでが実際に等加速度運動の公式を適用する例でしたが,単に速度や変位を聞かれるだけでなく,初速等も問われる対象になりうることがわかったと思います。大事なのは,問題で何を聞かれて何を問われているのかまず整理することです。公式をしっかり理解したうえで,それができればどの式を使うか迷うことはなくなると思います。, また最後の例であったように(3)の式を使う際は,時間の項が式から消えているせいで,物理的にはあり得ない答えも数学的にははじき出される可能性があります。盲目的に式に従うのではなく,実際の現象を意識しながら使うようにしましょう。, それぞれの式のは速度を時間の関数\(v(t)\)として表した\(v-t\)グラフを用いることが効果的ですので,以下ではこのグラフを用いながら説明していきます。. 加速度 \( g \) 、初速度0の落下を自由落下運動といいましたが、初速度 \( v_0 \neq 0 \) の落下を鉛直投げ上げ・投げ下げといいます。読んで字のごとく、始めに上もしくは下向きに進んでいる落下運動です。, 鉛直投げ下げは、初速度 \( v_0 \) の落下運動です。落下する物体には重力加速度が働きますから、加速度 \( g \) の等加速度運動を考えればいいのです。「投げ下げ」というくらいですし、初速度は下向きですから座標軸は下向きを正にとります。, 次に、鉛直投げ上げの運動を考えてみましょう。投げ下げは初速度が下向きでしたが、今度は初速度が上向きです。なので、座標軸は上向きを正にとります。, 投げ上げた物体は、しばらくしてまた下に落ちてきますね。この物体の運動は、最高点に達したときを境に、同じ速さで全く逆向きの動きをしています。, ですから、投げ上げた物が同じ高さに落ちてきたとき、その速さはちょうど投げ上げたときの速さに等しくなるのです。, よく、最高点に達するまでの時間が聞かれたりします。こんなとき楽ができるように、公式を使う以外の頭の動かし方を紹介します(きっと、どの式を使ったらいいの?とかなるので…)。, 最高点に達するまでの時間とは、「投げ上げた速度が減速して0になるまでの時間」に他なりません。加速度は「速度が1秒でどれだけ変化するか」でしたから、変化する速度を加速度で割ればよいのです。, 今回の場合、加速度とは重力加速度 \(g\) ですから、時間=初速度÷重力加速度の式で求まります!また、⑴で説明したとおり運動の様子は最高点を境に対称ですから、元の高さに戻ってくるまでの時間は、最高点に達するまでの時間の2倍です。, 例えば、初速度19.6 [m/s] で投げ上げたときの運動を考えましょう。このとき、, 従って、最高点までの時間:2.0秒 元の高さに戻ってくるまでの時間:4.0秒 が簡単に求まります。, また、鉛直投げ上げのとき物体はまず上昇して、一瞬止まった後に今度は下降を始めます。止まってからの運動は、自由落下と全く同じです。, 波の伝わり方は横波と縦波の2種類があります。横波と縦波の違いや図示方法を図を使って説明します。, 水平に投射した物体と斜めに投げ上げた物体は放物運動をします。この放物運動を軸ごとに分解し等速直線運動と等加速度直線運動に分けて考えていきます。, はじめに、重力加速度を導入します。その後、静かに放した物体が重力加速度によって加速されていく運動を考えていきます。, 皆さんが身近に感じる電磁気現象の一つである「静電気」。この章では、「静電気」という名前の由来から始まり、なぜ「バチッ」とするのかまでを図を使いながら説明していきます。物理基礎が苦手な方でもわかるようにしてあります。, 速度は瞬間瞬間で変化します。そのような速度を扱えるよう、加速度と加速度運動の式をその意味から丁寧に説明します。式の意味をわかりやすくすることで、覚えやすさにもつながります。, 力を図示することから、力のつり合いと作用反作用の法則の違いまで、力に関係することをまとめました。 (

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W 1 よって、, そして実験結果も、この式 が物理学的に正しいことになる。(物理学は実験科学であるので、実験的に検証された式は正しい。), 張力は運動方向に垂直なので、仕事をしない。よって、張力による仕事は0であるので、張力によるエネルギー変化は0である。, 実際の運動では、摩擦や空気抵抗などのため、運動している物体は、そのうち静止する。なので、実際の物体では、力学的エネルギーは保存しない。, また、経路によって、物体のエネルギーの大きさが変わってくるので、摩擦力は保存力ではない。, 失われたぶんの力学的エネルギー(運動エネルギーと位置エネルギー)は、摩擦のため、熱などになって、周囲に放出される。, 図のように、傾き θ の荒い面の坂で、位置Aで初速度 V_A[m/s]を与えて、物体を滑らせる場合を考える。その後、物体は、斜面にそってs[m]だけ滑り落ち、物体は位置Bで速度V_B になったとする。, 右図のように、すべり台の上で初速度0で球を転がした場合の運動を考える。

こちらのサイトで、放物運動(初速と角度から計算)をやってみたのですが、微調整した値を知りたいと思っています。 物体を、初速度v、打出角度θで上方へ打出した時の到達距離、到達高度、滞空時間を求める計算 … \end{align}

すべり台から飛び出したあとの球は、元の位置までは上がらない。, https://ja.wikibooks.org/w/index.php?title=高等学校物理/物理I/運動とエネルギー/仕事とエネルギー&oldid=170141.