今はオンライン講座シフトで、物理ネコ教室の演習問題など、オンラインの補助として足りなかったところを、急いでアップしているところです。
今回はニュートンの運動方程式の演習。
運動方程式については、ぼくが新任のとき、強烈な思い出があります。たまたま赴任先が県下有数の進学校だったのですが、実力考査の採点をしていたとき、単純な運動方程式の問題を半数以上の学生が解けていないのを見たのです。
当時は、運動方程式の教え方が確立していない時代でした。
高校生がなかなか運動方程式を正しく立てられないのは、教え方の問題が大きかったのだと思います。
今は、愛知物理サークルの先輩方の打ち立てた「受ける力で式を立てる」という原則が浸透し、ほとんどの教科書がこの方式で説明するようになりました。それにともない、運動方程式や力のつりあいで間違う学生が減りました。
今の高校生は恵まれていますね。
それでも、やはり力の図を正しく描けない学生がけっこういて、苦戦しています。
自動車教習所で運転技術を学ぶのと同じで、運動方程式も技術を学ぶことで解けるようになります。
前のプリントで学んだ「運動方程式の立て方」を踏襲し、実践演習をしていきましょう。
１〜５は単純な問題演習です。基本に忠実に演習すれば、だれにでも解けるはずなのですが・・・やってみてください。
６〜７も基本的な問題ですが、運動方程式を立てるルールを確認するのに最適です。２つの物体が連動して動くときは、どちらも同じ加速度で同じ方向（一連の運動として同じ方向、という意味です）に進むので、図に加速度の矢印も書き込む必要があります。
では、書き込みを見ながら解説していきます。
１と２は単純な復習問題です。
３も典型的な問題。ぜひ、自力で解いておきたいところですね。２と３では、手の力が直接触れている相手にだけかかることを忘れないようにして、運動方程式を立ててください。
４はエレベーターが降りるときの様子を再現した問題ですが、上向きに引っ張っているのに、物体が下向きに加速するというのが、初心者には奇妙な感じがするところです。重力と手の力のバランスで、物体がどちら向きに加速するか決まるので、「合力によって加速する」というイメージに慣れることが必要ですね。
５は斜めの場合。３７度の傾きだと、有効二桁で、三角形の辺の比が3.0：4.0：5.0になります。この辺の比を使う問題もけっこうありますので、慣れておきましょう。
６と７も復習ですが、質量をｍとＭでなく、ｍと３ｍ、２ｍにしてありますので、計算がカンタンになります。こういう例で計算しておくと、運動の見通しがつきやすくなりますね。
８は応用問題。
これが解けるようなら、力のつりあいと運動方程式の基本はマスターできてきた、ということになります。
次回からは、いよいよ、摩擦力や弾性力など、さまざまな力が登場します。
といっても、力のつり合いや運動方程式の立て方が変わるわけではないので、安心してください。
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