小学校で習ったアレ（物理のお勉強）vol.6
昨日思った。
「これは紙とペンがいる！」
ということで、今日からは紙とペンを準備！
noteにノートしてるから要らないでしょーとか
講義は無料のyoutube動画だからわかんなくなったらいつでも見ればいいしとか思ってたけど、
そういう問題じゃない。
せっかく勉強してるのにその時理解しないともったいない！
理解はホットなうちに！ホット！ホット！
ということで（物理のお勉強）スタート！
＜ 等加速度直線運動の位置 x (移動距離） ＞
今日も v-t グラフを使う！
で、もう先にグラフ描いちゃう。
今日は綺麗な直線じゃなくて速度がえらいこと変化するグラフを描く。
ぐにゃぐにゃなってるやつ。
まずは、軸を取る（お告げ①）
机に平行にビーーーって線を引っ張って、これを時間 t [s] の軸にし、
ここにバッチリ＋と書いておく。
その線と直角になるようにビーーーって線引っ張ってこれを速度ｖの軸としよう。
で、その２つの線が交わったところが軸のはじまりは原点（お告げ②）になるので０とバッチリ書いておく。
それで、速度がえらいこと変化するぐにゃぐにゃなグラフを描いておく。
この時、はじまりは原点は軸の話だから、グラフの始まりはどっからでもオッケー。
好きなようにぐにゃぐにゃ描いちゃう。描けたー？うん。
で、描けたグラフの時間 t [s]の左右のグラフに適当に t を取って
グラフのほうに真っすぐてんてんてんてんと点線を描いていく。
描けたー？うん。
そしたら、t の軸、v の軸、グラフで囲まれた部分を塗っちゃう！
斜線でもいいからとりあえず塗っちゃう。
お！面積だ！
これはーー、初回のv-t グラフの講義で出てきた（お告げ⑦）
「距離[m] は線だけじゃねぇ！面積でもある！」
ではないか！
昨日は初速度v₀とか加速度aとかワラワラ出てきたけど、
とりあえず今のところ加速度aについては関係ない！一切関係ない！
だから、初回のv-t グラフのときと全く一緒の状況。
グラフがただぐにゃぐにゃしてるだけ！
で、面積なんだからーー、これはｘ距離[m]も表しちゃうんだよと。
先生が言っておる。
あー、そうだったそうだった。
ということで、毎度毎度でてくる例の公式を一回書いておく。
速度 v [m/s] = 距離 x [m] / 時間 t [s]
もう、この公式はお決まりのギャグみたいなもんで定番だなコレは。
さすがになんも見なくても大丈夫。ただの割り算だもん。大丈夫！
で、今日はこれを踏まえて次に進むと。
あら？先生黒板消しちゃった！
ぐにゃぐにゃのグラフの面積求めないって！
えーー！せっかくグラフ描いたのにーーー！なんだよそれーーーー！
しかし、このぐにゃぐにゃの面積は微積使うんじゃね？
あのグラフの面積どーやって求めるんだろ？
まぁいっか、ちょっと講義終わってからやってみよっと。
で、先生次に進むって言ってるから
新しいグラフを別に描く。
軸はさっきの取り方と同じで、
今度は昨日も出てきた
初速度v₀をタテのvの軸に適当にとって
時間 t も適当にとっておいて
昨日もやったてんてんてんの点線をそれぞれ描いておく、と。
よし、出来た！
もー、先生最初からこっちのグラフ描いてくれれば良かったのに―！
先生なかなかやりおる。
で、三角形△ v v₀ t が出来て、
昨日出てきた公式
加速度 a [m/s*s] = v - v₀ [m/s] / t [s]
変形して
v - v₀ [m/s] = a [m/s*s] × t [s]
見やすいように単位をとっぱらうと
v - v₀ = a t
なんだから、△ v v₀ t の 辺v v₀は at になると、先生が言ってる！
うん、なる！
で、今日は「距離 x [m]」を v - t グラフから求めるんだから
この三角形だけが距離じゃない！ナメてんじゃねー！
と先生がアツくなってきてる！（※ 実際は先生言っていません ※）
（※実際の先生はもっと優しくて爽やかです※）
お、先生ヒートアップしてきた！ギアチェンしてアクセル踏んでる！
やっぱこの先生わかりやすいなー！いいなー！
で、なんで三角形だけが面積じゃないかというと、
初速度 v₀ が０とは限らないから！
もしも三角形△ v v₀ t の v₀がはじまりは原点の０なら（v₀=0)
三角形の面積がそのまま距離[m](=面積)になるけど
v₀が０じゃない時は（ v₀≠0 )
例えば、v₀ = 3 とすると
すでに初速度として３ある状態なんだから、その分もうあるでしょ？と。
軸のはじまりは原点からすでに３秒進んでる状態なのよ、と。
だから、三角形の下にある長方形（= t × v₀）も足すんだよ、と。
こういうことだそうだ。
ということで、今日求める面積を分かりやすいようにざっくり表してみると
距離 [m] = 面積 = 三角形△ v v₀ t ＋ 長方形□（= t × v₀）
になると！
あー！これはお告げですね！お告げ⑭！
「下も忘れんなよ。上下揃ってこそのセットアップだ！」
さすがスパルタ神！今トレーニングで走り込みしてるからこそのお告げ！
ジャージは上下揃えておけと。バラバラなのは好きじゃないと。
個人的には別にいいじゃんって思うけど、
あ、先生がアツくなってる！
この上でざっくり書いた式をきっちり表すとこうなると言ってる。
三角形も長方形もどっちも小学校でやる公式を当てはめて
三角形△ v v₀ t ⇒ 底辺×高さ÷２ ＝ t * at / 2 = 1/2 at²
長方形 □（= t × v₀） ⇒ 底辺×高さ = vt
になる。
だからちゃんと公式で表すと
時間 t [s] 後の位置（移動距離）x [m] = 1/2 at² + v₀t
※三角形、長方形、どっちが先になってもOK！※
あー、これお告げ⑭で下も忘れるなよと言ってるので
公式の三角形と四角形を入れ替えて v₀t を先にもってきてもいいかもしれない。
まー、結局忘れなきゃいいだけだからねー公式って。うん。
で、問題の答えを書くときは
(お告げ⑤）で有効数字を合わせること！と。
今日の内容だけなら小学校高学年の子ぐらいなら理解出来そうだけどなー。
こういうの小学生に教えると面白いだろうなー。
小学生ってなに言いだすかわかんないから
「公式を覚えとけばいいんだよそんなもの。クソガキが。」
って思ってる先生だと面喰っちゃうだろうなー。
自分も物理は小学生レベルの初心者だから同じようなもんか。
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[ 物理スパルタ神のお告げ ] 追加
⑭ 下も忘れんなよ。上下揃ってこそのセットアップだ！
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拙い文章お読みいただきありがとうございました。
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