[1]エネルギー保存の法則
中学校では、「力学的エネルギー保存の法則」を習いました。
「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の和は変化しない。というものでしたね。 物理Iでは、
運動エネルギー＝1/2・mv2
位置エネルギー＝mgh
弾性エネルギー＝1/2・kx2
のほか、
仕事W=fx
熱=後で･･･
も同じ[J]という単位をもつので、保存の法則が成り立ちます。
問題集にこんな問題がありましたね。
「質量1000kgの車が10m/sの速さで走っている。ブレーキをかけたところ10m走って停止した」
まず、最初は道路上を基準面とすれば位置エネルギーはゼロなのですから、運動エネルギーだけですね。
E=1/2・1000・10・10＝50000[J]
停止したときは、位置エネルギーも運動エネルギーもゼロです。停車したのはブレーキの仕事によりますから、
W=f・10[J]
よって、 50000=10f より f=5000[N] とでます。
ポイントは、それぞれの位置でのエネルギーの種類を確認しながら方程式をつくっていくことです。
[2]熱量
熱は水から考えていきましょう。
水の比熱は4.2 J/g・Kですから、「１gの水の温度を１K上げるのに4.2Jの熱量が必要だ」ということです。
では、水がコップの中に100gあったらどうでしょう？
当然100倍になりますから、4.2・100=4200[J/K]となります。
これが100gの水の熱容量です。
熱量をQ、比熱をｃ、質量をｍ、熱容量をC、温度変化をΔTとすれば、
Q=ｍｃΔT＝CΔT
です。水以外は当然「比熱」が違いますが、考え方は同じです。
温度の違う２つの物体を混ぜたとき、平衡温度をｔとして、ΔTを表した方程式をつくりましょう。
[3]波動
v=fλの公式を使えるようにしましょう。
振幅、波長、振動数、周期などの用語と単位を覚えないと話になりませんね。
縦波の横波表示はちょっと難しいです。時計向きに90°ずらすことを確認してください。
固定端反射では、①波を延長する、②ｘ軸について折り返す、③ｙ軸について折り返す、という順序で反射波を書いて合成しましょう。
ドップラー効果では、発音体における波の数fotoと、受け取る人の波の数f1t1が等しくなっているのがポイントです。
＊「公式の丸暗記」でもダメですが、「ひたすら問題練習」だけでもダメです。物理的な考え方、意味を身につけることが大切ですね。