ハイブンリです！高校物理「解法ファクタ」力学の問題おすすめの解き方です！
突然ですが、力学を解いていて、
ある程度決まった解き方ないかなー
あったら楽なのにー
と思ったことはありませんか。
実は、ここまですればあとは楽だよ。という解き方があります。
- 力をもれなく描く。
- 座標を(自分で使いやすく)置く。
- 「座標や考えたい方向」で運動方程式を立て、求めるものと必要な文字を置く。
- 3.をもとに、様々な公式を使い、必要な情報を集める。
これをつかむ意義はこちらです！
- 力学の問題で1-3を決定事項にすると、計算に必要なものを、素早く正確にそろえることができる！
- 保存則の問題でも運動方程式を書くことで、仕事の見落としと運動量保存則のミスがなくなるので、1-3はどんな力学の問題でも必要です！
例題を使って、見ていきましょう
保存則の問題のときは普段、運動方程式を書かない人は例2を見ていただきたいです！
力学例1.投射問題
こんなような投射の問題を見たことがあることでしょう。では手順を確認していきます！
1.力をもれなく描きこむ
飛んでいる最中に働く力は今回重力のみですね。
2.座標を(自分で使いやすく)置く
過去に見た類題の座標など参考に自分で置いてみましょう！今回はこうしました！
3.「座標や考えたい向きの」運動方程式を立て、必要な文字と求める文字を置く
今回は求める時間をt、もとめる距離をlとします。
4.3.をもとに様々な公式を使って解く。今回は加速度運動の公式のみ。
無事解くことができました！
例1を終えて。
1.-3.を確定事項にしておけば、計算に必要なもの(加速度、速度、運動方程式)をそろえる時間が短縮されます！
その結果計算に使える時間を増やすことができます。
例1は力も少なく、保存則等使いませんでした。例2では、保存則の問題の時は運動方程式を書かないひとに大事さを伝えていきたいと思います。
力学例2.保存則の問題
台とボール、台と床との間の摩擦は考えない。台からボールが離れる瞬間の台の速さをV、重力加速度gとして、離れる瞬間のv1と地面に衝突する瞬間のv2(v1を使って表す)を求めよ。
1.力をもれなく描きこむ
台の上にいるときの、ボールと台、、台を離れた後のボールについて考える。
2.座標を置く
y軸の0の位置、軸の向きをどうするかで、v2を求める式が変わってきます。今回はこうします。(ｘはどこをゼロにしても計算には影響ないと思います。)
3.座標に合わせて運動方程式をたてる
台上にボールがあるとき
台を離れた後
4. 3.運動方程式をもとに解いていく
4.1x軸方向での運動量保存則
(*)運動量保存則がx軸方向(水平方向)に成り立っていますが、気づかなかったという方もこちらを見れば、運動方程式から運動量保存則が分かるようになります！→運動量保存則が使えないを解決
4.2束縛条件(台の上にボールがあるからこその条件)
4.2.1速度ベクトルを考えるやり方！
また、ボールが台上にあるので、速度にいかのような関係があります！
4.2.2台の上にあるから当たり前のことを式にします！それを速度に直すと束縛条件になる！というやり方
4.3 v1解答
4.4 v2解答
例2を終えて
保存則を使うためにも、運動方程式を書くまでやることで、間違えずに済むようになることが分かったのではないでしょうか。
力学の問題、おすすめの解き方、まとめ
- 力学の問題で1-3を決定事項にすると、計算に必要なものを、素早く正確にそろえることができる！
- 保存則の問題でも運動方程式を書くことで、仕事の見落としと運動量保存則のミスがなくなるので、1-3はどんな力学の問題でも必要です！
以上、おすすめの解き方でした
おわり！
(束縛条件補足)
4.2.2位置を時間で微分して考えるやり方
ボールは台上にある時は、台の左端とボールの位置とに関係があるのでそれを使う
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