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物理において、公式は暗記すべきかどうかということがよく質問される。 誤解を恐れずに答えれば、 「基本的には暗記すべき」 である。 数学の一部の公式などは、その必要性の低さや暗記の煩雑さから「導出できれば覚えなくても良い」といわれることが多い。 しかし、特に高校物理の公式と呼ばれるものの多くはある簡単なモデルを設定し、それについて与えられた初期条件と適切な定義式や方程式を用いて導出されるものである。 しかもその多くは高校生が理解できるようにかみ砕かれたあいまいな議論である。 正直そのような導出過程をわざわざ暗記するのであれば、厳密に正しい微分方程式を立てて解くという本来の物理学の問題の解き方を学んだ方がよっぽど良い。 つまり、受験などの「制限時間内に問題を解いて正解する必要がある」という場合は、必然的に次の2択になるのである。 ①基礎方程式から適切な微分方程式を立て、地道に計算する。 ②公式を適切に用いて、計算する。 ここに ③公式を導出する。 なんて無駄な選択肢を置いていないのが答えである。 02 応用1:自由落下運動 等加速度運動の非常にシンプルな例の一つは自由落下運動である。 地球上に存在する物体には常に鉛直下向きの重力加速度$g$を持ち、これによって物体は常に地面に向かって落下する。($g$は約9.
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公開日: 21/06/06 / 更新日: 21/06/07 【問題】 ある高さのところから小球を速さ$7. 0m/s$で水平に投げ出すと、$2. 0$秒後に地面に達した。重力加速度の大きさを$9. 8m/s^{2}$とする。 (1)投げ出したところの真下の点から、小球の落下地点までの水平距離$l(m)$を求めよ。 (2)投げ出したところの、地面からの高さ$h(m)$を求めよ。 ー水平投射の全体像ー ☆作図の例 ☆事前知識はこれだけ! 【公式】 $$\begin{eqnarray} \left\{ \begin{array}{l} v = v_{0} + at \\ x = v_{0}t + \frac{1}{2}at^{2} \\ v^{2} – {v_{0}}^{2} = 2ax \end{array} \right. \end{eqnarray}$$ 【解き方】 ①自分で軸と0を設定する。 ②速度を分解する。 ③正負を判断して公式に代入する。 【水平投射とは?】 初速度 水平右向きに$v_{0}=+v_{0}$ ($v_{0}$は正の$v_{0}$を代入) 加速度 鉛直下向きに$a=+g$ の等加速度運動のこと。 【軸が2本】 →軸ごとに計算するっ! ☆水平投射専用の公式は その場で導く! (というか、これが解法) 右向きを$x$軸正方向、鉛直下向きを$y$軸正方向とする。(上図) 初期位置を$x=0, y=0$とする。 ②その軸に従って、速度を分解する。 今回は$v_{0}$が$x$軸正方向を向いているので、分解なし。 ③ その軸に従って、正負を判断して公式に代入する。 【$x$軸方向】 初速度 $v_{0}=+v_{0}$ 加速度 $a=0$ 【$y$軸方向】 初速度 $v_{0}=0$ 下向きを正としたから、 加速度 $a=+g$ これらを公式に代入。 →そんで、計算するだけ! 【高校生必見】物理基礎の「力学」を理解するには？ | 理解するコツを紹介！ | コレ進レポート - コレカラ進路.JP. これが「物理ができる人の思考のすべて」。 ゆっくりと見ていってほしい。 ⓪事前準備 【問題文をちゃんと整理する】 :与えられた条件、: 求めるもの。 ある高さのところから 小球を速さ$7. 0m/s$で水平に投げ出す と、 $2. 8m/s^{2}$ とする。 (1)投げ出したところの真下の点から、小球の落下地点までの 水平距離$l(m)$ を求めよ。 (2)投げ出したところの、 地面からの高さ$h(m)$ を求めよ。 →水平投射の問題。軸が2本だとわかる。 【物理ができる人の視点】 すべてを文字に置き換えて数式化する!
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1),(2. 3)式は, θ = π \theta = \pi を代入して, m v 1 2 l = T + m g... 4) m \dfrac{{v_{1}}^{2}}{l} = T + mg \space... 4) v 1 = v 0 2 − 4 g l... 5) v_1 = \sqrt{{{v_{0}}^{2} - 4gl}} \space... 5) ここで,おもりが円を一周するためには,先程の物理的考察により, v 1 > 0... 6) v_1 > 0 \space... 6) T > 0... 7) T > 0 \space... 7) が必要。 v 0 > 0 v_0 > 0 として良いから,(2. 5),(2. 6)式より, v 0 > 2 g l... 8) v_0 > 2 \sqrt{gl} \space... 8) また,(2. 4),(2. 7)式より, T = m ( v 0 2 l − 5 g) > 0 T = m (\dfrac{{v_{0}}^{2}}{l} - 5g) > 0 v 0 > 5 g l... 9) v_0 > 5 \sqrt{gl} \space... 等 加速度 直線 運動 公式サ. 9) よって,(2. 8),(2.
6mのところから,小球を水平に14. 7m/sで投げた。重力加速度の大きさを9. 8m/s 2 として,次の各問に答えなさい。 (1)小球が地面に達するのに何秒かかるか。 (2)小球が地面に達したとき,小球を投げた場所から何m先まで進んでいるか。 (3)小球が地面に達したときの小球の速さを求めよ。 解答 水平投射や斜方投射の問題を解くときは,水平方向と鉛直方向を分けて考えます。 水平投射は,水平方向が等速直線運動,鉛直方向が自由落下です。 (1) 小球が地面に落ちるまでの時間を考えればよいので,鉛直方向を考えます。 鉛直方向は自由落下なので,19. 6mの高さから小球を自由落下させる問題と同じです。 $$\begin{eqnarray}x&=&v_0t+\frac{1}{2}at^2\\ 19. 6&=&0+\frac{1}{2}×9. 8×t^2\\ t^2&=&4\\ t&=&2\end{eqnarray}$$ ∴2秒 (2) (1)より, 小球が地面に達するのに2秒 かかることが分かっているので, 小球は2秒間進んだ ことになります。 水平方向は等速直線運動なので,単純に,速さ×時間が進んだ距離です。 $$x=14. 7×2\\ x=29. 4$$ ∴29. 4m (3) 地面に達したときの速さとは,水平方向でも鉛直方向でもなく,斜め方向の速さのこと を指しています。 斜め方向の速さを求めるためには,地面に達したときの水平方向と鉛直方向の速さを求め, 三平方の定理 等を使えばよいです。 水平方向は等速直線運動なので,速さは14. 武田塾 数学 理科 物理 化学 生物 勉強法 公式 基礎 記述 難関大 入試. 7m/sのままです。 鉛直方向は自由落下なので,t=2秒を使って $$v=v_0+at\\ v=0+9. 8×2\\ v=19. 6$$ と求めます。 あとは,14. 7と19. 6を用いて三平方の定理を使えばよいのですが,14. 6はそれぞれ4. 9×3と4. 9×4であり, 3:4:5の三角形である ことが分かるので, $$4. 9×5=24. 5$$ ∴24.