受験数学わんこらスクール
京大理学部で数学をやったわんこらが中学生や高校生、受験生に数学の公式や問題を解説します。

物理の勉強法、運動方程式を機械的に立てるのがコツ
物理は究めると満点がとりやすい科目と言われますが、ただ何となくやってるだけではなかなか成長しません。


物理は運動方程式をたてるかどうかが大きく影響しますが、オレが物理であの瞬間からわかるようになったなって言うのがあって、それは運動方程式をたてる時に機械的に立てるようにするやり方を教わった時です。
この機械的にやるって言うのがコツです。

そのコツがわかってから、かなり複雑な力学の問題でもほとんど間違わなくなりました。

今回はその運動方程式の機械的な立てかたの手順を書い


1、図を書く。

元から問題に図が書いてあれば、もちろんそれを使います。

2、座標をとる。

3、物体が接触してる所に働いてる力の矢印を全部書く。
(垂直抗力、摩擦力、糸やバネの張力)

4、それ意外の力、重力(万有引力)、浮力、抵抗を書く。

5、とった座標の向きの運動方程式を立てる。


です。


以下詳しく説明していくと



1、図を書く。


これは数学でも一緒ですが図を書くことで問題を理解出来るし、何よりも物理では運動方程式を立てるので非常に重要な働きをします。

2、座標をとる。

081013_p1.jpg

水平方向右側向きに正とか、鉛直方向下向きに正と言うように都合の良い方向や好きな方向にちゃんと軸を直角にとって図に矢印を書いておきます。


3、物体が接触してる所に働いてる力の矢印を全部書く。

081013_p2.jpg
物体が接触してる所を全部○かなんか付けてチェックをしてみだくさい。
そして、そこに全部矢印を書いてください。
物体が接してる面から受ける抗力って言うのは垂直抗力と摩擦力の合力を抗力と言います。
物体が板に乗ってる時は、垂直抗力だけでなく摩擦力も
物体が壁に接してる時も、摩擦力だけでなく垂直抗力も忘れないように考えてください。


4、それ以外の力、重力(万有引力)、浮力、空気抵抗、静電気力などを書く。

081013_p3.jpg
力学では重力、電磁気学では静電気力が多いと思います。
これはよく書き忘れるので注意してください。

5、運動方程式を立てる。

081013_p4.jpg
運動方程式は質量m、加速度a、力をFとすると
ma=F
ですが、座標をとった向きに力の矢印が向いてる場合は右辺に足してください。
座標をとった向きと反対に力の矢印が向いてる場合は右辺から引いてください。
そうすれば、正の方向にvの大きさで力の矢印を書いたものはvがもしマイナスでも力の矢印が反対と言うことになるので自動的に正負が合います。
力の矢印が座標のどの軸にも平行でない時は、三角比などを使ってその方向へ力を分解してください。
普通、写真の例のような方向に軸はとらないし束縛条件とか色々ありますが、とりあえずはそういうことはまた次の機会と言うことで。


このように運動方程式を機械的な手順で立てる練習をして出来るようになれば、かなり複雑で難解な問題まで解けるようになります。

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