高校物理の学び直し Vol.013 【力積と運動量】
皆さま、こんばんは。今日は高校物理の学び直しの13回目です。
トピックは力積と運動量になります。
使っているテキストは鈴木誠治の物理の初歩からしっかり身につくの力学・熱力学編です。
このテキストの15章が力積と運動量になります。
なお、これまでの高校物理の学び直しシリーズは下記のリンクから見ることができます。
さて、今日のトピックの力積と運動量ですが、抑えるべきポイントは手書きでノートに書きましたのでそれをアップします。
力積を説明する例として、ボールがバットに当たって速度が変化する様子が描かれています。
また、ボールとバットの衝突は一瞬なので、その時間を表すのにtではなく、Δtが使われています。
前提として分かっていないとならないことは、
・運動方程式の立て方
・加速度の理解と式
の2つだけです。
あとは計算するだけで③式が導かれます。
あとは③式を見ながら、物理量として力積、運動量、運動量変化の意味を理解することが大事です。
次に基本問題です。
ガラスのコップを鉄板と座布団の上に落とすことを考える。鉄板の上に落とした場合、コップは割れた。一方、座布団の上に落としたコップは割れなかった。この理由を考える。コップの質量をm、コップが鉄板もしくは座布団の上に落ちる瞬間の速度をvとする。
（1）コップを座布団の上に落とした場合、コップが座布団から受ける力積の大きさを求めよ
（2）コップが座布団に触れてから静止するまでの時間をΔt、コップが座布団から与えられる力を一定とし、その力Fの大きさを求めよ
（3）（2）の結果から座布団の上にコップが落ちても割れないが、鉄板の上に落ちると割れる理由を考えよ。
解答は手書きのノートにあります。
最後に演習問題とその解答です。
ベクトルの作図の問題が出て来ました。物理の問題を解くには、数学を道具として使いこなせないといけませんね。ベクトルの作図もそうですが、三角関数もそうです。大学に入ると微分・積分の計算ができないと、物理は全く解けなくなってしまいます。
次回は16章の運動量保存の法則を勉強します。