a{height:48px;width:48px}.screen-reader-text{border:0;clip:rect(1px,1px,1px,1px);-webkit-clip-path:inset(50%);clip-path:inset(50%);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute!important;width:1px;word-wrap:normal!important}.blogcard-snipet{display:none}じっくり丁寧に。苦手な理系科目もきっと...。数学の公式・定理集あります。物理のヒント集もあります。物理のヒント集|ヒントその5.フックの法則でマイナスの符号は必要かスポンサーリンク物理のヒント集|ヒントその5.フックの法則でマイナスの符号は必要か物理TwitterFacebookはてブPocketLINEコピー2018/11/01スポンサーリンク第5回の物理のヒント集は、フックの法則についてです。フックの法則は、ばねの弾性力を求めるときに利用します。物理のヒント集|ヒントその4.流水を進む船の速度スポンサーリンクスポンサーリンク目次フックの法則の右辺にマイナスの符号があるのはなぜ!?フックの法則の定義ばねが縮んだときばねが伸びたときばねの変位と弾性力の向きとの関係さいごにもう一度フックの法則の右辺にマイナスの符号があるのはなぜ!?メガネ君メガネ先生っ!教えてくださいっ!メガネ先生メガネ君はいつも元気じゃのぅ。教科書や参考書によって、フックの法則の右辺にマイナスの符号があるときとないときがあります。弾性力の大きさが分かるので、マイナスの符号はいらないと思うのですが。文字の定義に違いがあるんじゃよ。公式を暗記すれば良いというわけではないんじゃ。何ですとっ!フックの法則は視点の違いで2通りの表し方があります。教科書や参考書などによって表し方がまちまちですが、定義を確認すれば違いが分かります。フックの法則の定義ばねを引き伸ばす(押し縮める)と、ばねは自然長まで縮もう(伸びよう)とします。このとき、ばねに取り付けてある物体に力を及ぼします。この力のことを弾性力と言います。間には次の関係式が成り立ちます。これをフックの法則と言います。\right]$}\end{align*}この式は中学で学習する内容ですが、弾性力の大きさとあるように、大きさだけのスカラー量を扱っています。ばねの伸びや縮みも長さのことなのでスカラー量です。右辺にマイナスの符号が付いていないフックの法則では、スカラー量としての等式になります。それに対して高校では、ばねの弾性力や伸び(縮み)をベクトル量として扱うので、一般に以下のように表されます。\right]$}\end{align*}この式は、自然長からの伸びを表す変位と、ばね(物体)に作用している弾性力との間に成り立つ等式です。自然長からの伸びを表す変位と、ばねに作用している弾性力は、ともに大きさと向きをもつ一次元のベクトル量なので、この式はベクトル量としての等式になります。ばねの弾性力をベクトル量として扱うと言っても、力にマイナスの符号が付くのは違和感を感じるかもしれません。この違和感の原因は、ばねが伸びたり縮んだりするときに弾性力がどのように働くのかをイメージできていないからです。物理現象を理解した上で公式を覚えないと、様々な物理現象を扱った問題を解くことはできません。ならないように、図解しながら学習することを心掛けましょう。ばねが縮んだとき水平方向にばねを伸び縮みさせるときを考えてみましょう。このとき、右向きを正の向きとし、右向きをプラス(+)、水平方向左向きをマイナス(-)で表します。縮んだときを表しています。\right]$となります。\right]$です。とおくと、図(b)の場合は以下のような式が成り立ちます。おいたのは、変位の向きと弾性力の向きとの関係が分かるようにするためです。伸びるときも同様です。\right]$となります。\right]$です。ついて以下のような式が成り立ちます。(c)を見ると分かるように、ばねの変位に対して、弾性力の向きは逆向きになっています。(c)の両方を満たす式がどのようになるのかが分かってきます。あれば、ばねの変位が正の場合でも負の場合でも、ベクトル量としての弾性力を求めることができます。先ほども述べましたが、ばねの弾性力は、自然長から伸びると縮もうとする向きに働き、また、縮むと伸びようとする向きに働きます。このことを式に反映させたのがマイナスの符号です。言い換えると、フックの法則の右辺にあるマイナスの符号は、自然長からの変位の向きと弾性力の向きとが常に逆向きであることを表しています。実際の物理現象をきちんと反映した式だと言えます。$F(x)=kx$とした場合、弾性力の大きさを得ることはできますが、弾性力の向きの情報を得ることはできません。高校物理では大きさだけでなく、向きも考慮に入れる必要があります。式は正直なところ使い勝手が良くありません。式は向きと大きさをもつベクトル量を正しく反映してくれるので、とても使い勝手が良い式です。式を使いこなせるようにしておきましょう。スカラー量を扱った式。ベクトル量を扱った式。さいごにもう一度メガネ先生どうじゃ、分かったかの?メガネ君はいっ!扱う数量がベクトル量かスカラー量かで式が違ったのですね。メガネ先生その通りじゃ。メガネ君ベクトル量を扱うようになると、マイナスの符号ありの式を使わないと面倒だということも分かりました。}$と表記する場合もあるんじゃ。矢印が付いていますねっ!ベクトル量ってすぐに分かりますっ!メガネ先生あとは公式そのものを覚えるのは大切じゃが、文字の定義も併せて覚えてほしいのぅ。文字の定義には注意が向いていませんでした。極端な話、文字は何でも良いわけじゃから、どんな数量を扱っているのかを単位も含めて覚えることが大切じゃよ。これからは注意深く公式を覚えますっ!メガネ先生めげないところがメガネ君の良いところじゃの。次回も楽しみにしとるよ。物理入門者や、物理を苦手にしている人に導入書としておすすめです。教科書が学習の中心であるべきですが、どうしても教科書で理解できない箇所が出てきたら本書で補完すると良いでしょう。イラストが豊富なので独学でも使えます。』YouTubeで完全公開されている講義を再現したのが本冊です。No.1を取らせた実力派教師の講義は一読の価値あり。独学にも向き、標準以上も対応可能です。所有していますが、これ1冊で基礎から応用まで十分対応できます。理系志望者は一読してほしい本書。物理の内容が分野ごとに章立てされており、各分野ごとに筋道を通した理解ができます。網羅性が高いのは当然ですが、「物理的な見方や考え方」が自然に身につくように丁寧に解説されています。入試を意識して問題を多く扱っているのも特徴で、問題集代わりにも使えます。基礎を身に着けたい人は参考書として、応用力を養いたい人は問題集として、実力に応じて使いこなせる構成になっています。学習参考書ランキングスポンサーリンクスポンサーリンク気になる教材があればコチラで探せます。最新情報をお届けします。数学で覚えるべき公式や定理は、一覧で眺めてみるとそれほど多くはありません。大切なことは覚えることではなく、「公式や定理をどのように使うか」です。公式・定理集で確認しつつ、演習で積極的に使っていきましょう。その1(立式の基本)2017/06/052019/03/07積分法|定積分と区分求積法の関係について2016/07/012019/02/27中学数学|正負の数の四則混合算を解いてみよう2016/06/282018/06/15中学数学|正負の数の加減算を解いてみよう2016/06/272018/06/122次関数|2次関数のグラフの平行移動について2017/06/072018/08/08ツイートkiriこのサイトでは、できるだけ図や表を使い、丁寧な過程を記述することを心掛けながら解説しています。このサイトの記事が、苦手意識や壁を取り除くきっかけになれば幸いです。中学生の先取り学習や高校生の受験対策、社会人の学び直しなどに役立てて下さいませ。その1(立式の基本)2017/06/052019/03/07積分法|定積分と区分求積法の関係について2016/07/012019/02/27中学数学|正負の数の四則混合算を解いてみよう2016/06/282018/06/15中学数学|正負の数の加減算を解いてみよう2016/06/272018/06/122次関数|2次関数のグラフの平行移動について2017/06/072018/08/08タイトルとURLをコピーしました。