-私が噂のせんせいです(笑)「こんな『せんせい』がいたらよかったのに!!!」という受験生の想いを叶えるべく私が存在してます(笑)・誰かに相談したい...・面接が苦手...・何からやればいいかわからない...あなたの状況に応じてアドバイスしてます。私が噂のせんせいです(笑)「こんな『せんせい』がいたらよかったのに!!!」という受験生の想いを叶えるべく私が存在してます(笑)・誰かに相談したい...・面接が苦手...・何からやればいいかわからない...あなたの状況に応じてアドバイスしてます。私は物理って言う科目がすごく好きなんですね。今は公務員試験のせんせいとして、受験生の皆さんに物理が基礎となってる構造力学や水理学、土質力学なんかを教えています。けに5項目を解説!中学~高校物理の中でも、苦手な方が多く、挫折ポイントになってしまいがちなのが【力学:物体の運動】分野だと思います。(速度と加速度)】単位に着目してみよう!まずは「速度」と「加速度」について紹介していきます!細かく言うとちょっと違うんですけど、一般的には↑のように覚えておけばOKです!(単位[m/s]の分母[/s]は「1秒あたり」という意味です!)そしてこの例は「加速」してないですよね?→ということは加速度はゼロ!↑このように途中で速度が変わっているものには加速度があります。単位に着目すれば意味が分かりやすいと思います。公式】文字の意味を把握することが大事!覚える超重要な公式はこの2つ!(もう1つありますが、↑の2つからtを消しただけなので無理に覚える必要はない)...覚えらんないよ!!って話ですよね!でも実は文字の意味に着目してみると全然難しい公式じゃないんですね!先ほどの棒人間の歩いている例をもう一回見てみましょう!次にこの公式の文字の意味を言葉であらわしてみます。1秒当たり1m/sずつ加速する→5秒たったら5m/s増えている!→4m/s(初速度)+5m/s(増えた分)→9m/s!文字の意味に着目すると覚えやすいでしょ~?残念ながらもう1つの公式は直接覚えた方が早いと思います。(実は速度を0-tの範囲で積分すると公式が導けますが覚える必要はないです。)v=dx/dt=vo+at→dx=(vo+at)dt→x=vot+at2/2速度を積分すれば距離(変位)の式が出せるんだ~って頭の片隅に入れておいて欲しいなと思います。(式を忘れてしまった時用に)ちなみに、今回紹介した例の距離[m]を公式を使って求めると32.5[m]ですね!単位に着目して、初速度[m/s]に時間[s]をかけると距離[m]になって、加速度[m/s2]にsを2回かけると距離[m]になるってイメージすると覚えやすいかもしれません。演習問題】裏ワザあり?コレは公務員試験のいろんな過去問にも記載されているメジャーな問題ですね!【ポイント】まず「公式」を書く!わからない文字を1つ1つ丁寧に求めていく!ここまでの話をきちんと理解してくださった皆さんなら余裕だと思います!公式を使うだけなので、問題自体は簡単ですが、慣れるまでには時間がかかりますよね!本番用に試験のコツみたいなものを紹介しようと思います。公式を忘れちゃった場合、5択だからって適当にマークするのはNGですよ~!例えばこの問題なら、1秒あたり3m/sずつ速度が増えていくわけですよね!ということは1秒後は13m/s2秒後は16m/s...って強引に時間を求めることも出来ますよね?10秒後が40m/sとなります。この情報がわかるだけでも選択肢を切れますよね!初速度が10m/sで、そこから加速してくって言ってるのに選択肢1の100mは選べないですよね!初速度(10m/s)のまま10sで100m進んじゃいますから。それで残りの選択肢についてですが、10m/s→40m/sになるってことは平均すると25m/sってことですよね。考え方!初速度ゼロ、加速度=重力加速度!先ほど紹介した等加速度直線運動の重要な2つの公式を思い出してください!実はこの2つの公式に「a=g」、「v0=0」を代入するだけ!※下向きを正とします。下向きの加速度=重力加速度t=0で初速度はゼロまぁ実際にイメージすることが大切なので、さっそくこの式の意味を紹介していこうと思います。下向きに投げるなら初速度は発生しますが、手を離しただけでは速度を持っていません。実際にその状況をイメージしてみることが大事!せんせい【鉛直投げ上げ】公式は覚えなくていい!考え方を覚えよう!先ほど紹介した等加速度直線運動の重要な2つの公式を思い出してください!実はこの2つの公式に「a=ーg」を代入するだけ!※上向きを正とします。「鉛直投げ上げ」の場合、初速度は確実にゼロではないですよね!→初速度が無いと上に投げられませんからね(汗)鉛直投げ上げの公式も、自由落下と同様に公式をそのまま覚える必要はありません。鉛直投げ上げの考え方と等加速度直線運動の公式の使い方をマスターしておけばOKですからね!そして鉛直投げ上げ運動でもう1つポイントなのがコレ!【ポイント】v=0になる時がyの最大値!→ボールを上に投げた時に一番高く上がったところでは速度がゼロになるでしょ?v=0となる地点までの時間を求めることが出来れば、最高地点までの距離も求められる!↑このポイントが問いとなっている問題って高校の物理の試験でもきっと良く出るんじゃないかなと思います。ついて紹介していきたいと思います!放物運動は公務員試験でもよく出題されているんだ!最近では平成27年の特別区で出て、同じような問題が翌年地方上級で出題されていたね。速度をタテとヨコに分解して考える→それぞれの速度を別物だと思って考えるのが大事!横向きの力は加速度ナシ!→横向きの速度は初速度(一定)でずっと移動するちょっとイメージしにくいと思いますので、「水平投射」と「斜方投射」それぞれ図で公式を紹介していきたいと思います。情報が混雑してこんがらがってしまいがちなので、まずは『北から南』を見てみましょう!(タテの運動を無視!ヨコの運動のみに着目する)ヨコの動きのみに着目!上から見ると考えやすいですよね!横向きの速度は「初速度で一定」です!→加速度はどこにもないですからね!では次距離の公式!ココまで理解出来たら距離なんてすぐ出せますよね!距離=速さ×時間なので「x=v0t」が公式となります!タテの動きのみに着目!では次に東(ヨコ)から見てみましょう!こっちはさらに簡単です。【斜方投射】よく出題される!公務員試験でも「斜方投射」の問題はよく見かけますし、高校物理の試験でもきっと良く出るんじゃないでしょうか。単純に「距離=速さ×時間」なので解説もくそもありません!初速度がv0cosΘということにだけ注意すれば考え方自体は単純ですよね!タテの動きのみに着目!では次に東(ヨコ)から見てみましょう!実はタテ方向の動きにだけ着目すると「鉛直投げ上げ」運動をしているだけということになります!鉛直投げ上げ運動の公式を覚えておけば初速度にsinΘがついただけということになります!ちょっと文字がたくさん出てくるので、覚えるのが大変ですかね?でも、公式を覚えるというより、考え方を覚えることの方が大事です。結局過去問が解ければそれでOKですから実際に公務員試験(地方上級)で出題された問題を1問解いていきましょう!誘導付きの問題なので少しやさしめですが、大事なポイントがおさえられているので非常にいい問題だと思います。タテ方向の速度について考え、床に落ちるまでの時間を求めます。鉛直方向の速度は最高点でゼロになるという考え方はよく使うので、知識として覚えておきたいですね!鉛直投げ上げの上の公式にわかっている値を代入すれば「最高点に到達するまでの時間」を求めることが出来ます!そしてポイントなのが『投げ上げてから最高点に到達するまでの時間』と『最高点から落下点に到達するまでの時間』は等しいということです!この問題でいうと最高点までに2秒かかって、そこから地面に落下するまでの時間も2秒かかるということですね!→投げ上げてから落下するまで4秒を要するわけです。ヨコ向きの運動というのは、初速度一定で等速直線運動をしますからこの時間を利用すれば、ヨコ方向に移動した距離なんて超簡単に求められちゃいますよね!ちょっと難しく感じた方も多いかもしれません。実は、解法手順って決まっているんですよね!【解法手順が決まっている】1「v=v0-gt」の公式にv=0を代入して、最高点までの時間tを求める!2時間tを2倍して「投げ上げてから落下するまでの時間」を求める!3ヨコ向きの初速度×時間で落下地点までの距離を求める!公務員試験に出ている問題って同じパターンの問題が多いですから、このような手順を覚えておくといいかもしれません。あるとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのまま等速度運動(等速直線運動)を続ける。意味わからん...って話ですよね!よくあるのが「電車での急発進」の例です!乗っている電車が発信するときに、進行方向と逆向きに倒れそうになることがあると思います。これは、電車が進行方向の向きに運動しようとするのに対し、人は静止し続けようとするため、人に進行方向と逆向きに見かけの力がはたらくからなんですね!このような「慣性」によってはたらくみかけの力を慣性力と言います!(→覚える必要はありませんが、慣性力の大きさはF=-maとあらわせます)個人的には「宇宙でだるま落とし」っていうのがイメージしやすいんじゃないかなと思います。大きな天体が無ければ、重力も摩擦も空気抵抗もはたらかない→外部から加わる力がないため、物体は完全に慣性の法則に従う!飛ばされたパーツは外部からの力がかからないため、一定の速度で真っ直ぐに進んでいくことになります!そして、飛ばされたパーツ以外のパーツもそのままの状態で静止すると思います。→このような性質を「慣性」というわけですね!地上でだるま落としをするとそのままの状態を保とうとはしますが、地球からの重力や摩擦力で上のパーツは下へ、飛ばされたパーツと触れ合っているパーツは摩擦力で少しずれますからね。→この時上のだるまが一瞬その場にとどまろうとしますが、コレも慣性の法則によるものです。実際に問題が解ければいいだけなので、こんな感じなんだ~っていう程度で覚えておけばOKです。運動の第2法則『運動の法則』とは?運動の法則は大事です!問題としてもよく出題されている方だと思います。物体に力がはたらくとき、物体には力と同じ向きの加速度が生じる。その加速度aの大きさは、はたらいている力の大きさFに比例し、物体の質量mに反比例する。式で表すと『ma=F』とあらわせる。「質量×加速度=力」←この式を『運動方程式』という。「滑らかに」と記載がある場合、「摩擦力を無視」する!加速度と質量を図示するのを忘れずに!基本的に運動方向を正と設定する!(わからない時は正になりそうな方を正と仮定しておけばOK)符号の設定ミスで間違いを導いてしまうこともあるので、どちらが「正」の向きかという点は意識した方がいいと思います。「滑らかに」という記載がある場合、「摩擦力を無視」するるのですが、コレは物理の世界では良く出てくる表現なので、絶対に覚えておきましょう!(→実際はあり得ないんですけど、氷の上よりツルッツルということですね!)では、これらのポイントをおさえて実際に解いていきます!解法の手順は以下の通りです。公式」も使いこなせるようになってきた~?せんせいまだもうちょっと慣れがいるかも!ネコ23歳そうだよね!次の「作用反作用の法則」のところでも運動の法則を使う演習問題をやるから、もう1問やってこの分野の問題はマスターしちゃおう!せんせい運動の第3法則『作用反作用の法則』とは?「物体Aが物体Bに力を加える(作用)とき、物体Aは反対向きで同じ大きさで同一作用線上にある力を物体Bから受ける(反作用)」ことを作用反作用の法則といいます。2力は1同一線上にある2力の大きさが等しい3互いに反対向きまぁコレだけ聞いてもパッとしませんよね!具体的な例を挙げるとこんな感じです。簡単に言うと、押す力がはたらいたら、その物体からも押し返す力がはたらいているよということです。実は「力のつりあい」とは違うんですね~!もうこんがらがっちゃいますよね(汗)もう少しイメージしやすくするためにももう1つ例を挙げて紹介していきたいと思います。作用反作用は2つの物体の間でお互いに働く力の関係なんとなく違いがわかりましたか~?また、mg=T=X=Y=Zとすべての力が等しいですよね!ここら辺の考え方も大事になってきます。→球から天井までは一直線なのに、糸を伝って天井を引っ張っている力の大きさと自分が引っ張っている力の大きさが違ったらおかしいですよね?まぁぐちぐち言っても仕方ないので、さっそく演習問題を解いていきましょうか!【ニュートンの運動の法則の演習問題】フルコース!ニュートンの運動の法則のフルコース問題がこちら。糸が物体Aを引く力と物体Aが糸を引く力と糸が物体Bを引く力と物体Bが糸を引く力は等しいですよね!これらのポイントをふまえて問題を解いていきましょう!解法の流れは先ほど紹介した運動の法則の演習問題と同じですが、求めるものが加速度なので4は省略!【解法手順】1まずは運動方程式を立てる物体に着目し、運動方向を明確に!2物体にはたらく力を図示して、合力を求める!3運動方程式を用いて、加速度を求める!まず最初に運動方程式を立てる物体を決めなければいけませんよね!→今回は「Bが降下するときの~」とあるので、Bに着目し、下向きに加速度を設定しておきます。次に合力を求めていきます。慣れてない方は「三角比を使った分解法」で1:2=□:20[N]とおいてやってもOKです!また、物体Aにはたらく張力Tと物体Bにはたらく張力Tは等しいということもポイントの1つですよね!計算していくと、合力が下向きに40[N]と求められるハズです。ここまで求められたら後は簡単!運動方程式を立てて加速度を求めていくだけです!このように物体がいくつ出てきても物体それぞれにはたらく力をきちんと図示することが大切です。変な見方をすれば、左向きに「F=ma」という力を加えることによって、物体を静止させている状態とみなすことができちゃうということになりますよね。最後に作用反作用の法則の頻出項目について簡単に解説してこのページを閉じたいと思います。僕が実際に使った自己分析サービスを評価してレビューしてみました。コレ、面接で大変役に立ちます。私が噂のせんせいです(笑)「こんな『せんせい』がいたらよかったのに!!!」という受験生の想いを叶えるべく私が存在してます(笑)・誰かに相談したい...・面接が苦手...・何からやればいいかわからない...あなたの状況に応じてアドバイスしてます。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。