Transcript 物理入門

第１回目の復習
１． 本講義の意義
物理は｛ 自然の仕組みを研究
現代の科学技術の色々な分野に応用
物理学は工学部の専門科目の基礎を担っている
２. 授業の進め方
講義，復習，小テスト
３. 単位取得の判定方法
出席点，小テスト，（中間試験），期末試験，レポート
４. 自己紹介
専門分野：趣味など
第2回目（第1章）復習
１．１ 測定
対象物（自然）を人間の感覚
（視覚，聴覚，嗅覚，触覚，触
覚）で判断すると錯覚が生じ
る場合がある。
一例：図１．１における錯視
（次の頁に記述）
器械を用いると
精・正確に判断
できる
１．３ 基本単位
長さ： m
質量： ｋｇ
時間： ｓ
電流： A
温度： K
光度： ｃｄ
物質の量：
メートル
キログラム ＜MKS単位系＞
セカンド
＜MKSA単位系＞
アンペア
ケルビン
＜SI単位系＞
カンデラ
mol モル
１． 誘導量
基本単位を使って導かれる物理量の単位
一例：密度，（面積，体積，速さなど）
第３回目の復習（第2章）
「第2章 運動」について以下のことを学んだ。
B
2.1 位置と経路
距離，ベクトルの定義：
・ 基準点Aと位置Bに至る経路
は２本ある。距離とは，実際に走っ
た経路の長さである。
経路2
A
・ 基準点Aと位置B間を直線で結びさらに方向（向き）を
加えたものを位置（変位）ベクトルと呼ぶ。即ちベクトルと
は大きさと方向（向き）をもった物理量である。スカラー量
とは大きさのみを持った物理量である。
経路１
2.2 速さと速度
全移動距離 Δd d
平均の速さ
=
＝
＝
所要時間 Δt t
・瞬間の速さは上式で分母⊿ｔ を小さくすると，求められる。
・直線運動を例にして，速度はベクトル量，速さはスカラー
量であることを学ぶ。
A（基準点）
B（位置）
x
注） 直線運動では距離と位置
の大きさが一致
t
位置x と時間t との関係
2.3 加速度
速度の変化
Δv
加速度=
＝
変化に必要な時間 Δt
・加速度はベクトル量であり，速度が増加している場合，
減少している場合に適用されることを学んだ。
・
第４回目の復習（第2章）
位置ベクトル，速度ベクトルと加速度ベクトルとの関係を整理した。
x
位置x と時間t との関係
t
v
瞬間の速度
v
と時間t との関係
Δx
v = lim
Δt →0 Δt
t
瞬間の加速度 α と時間t との関係
α
t
Δv
α = lim
Δt →0 Δt
2.４ 放体の運動
Ｘ方向とｙ方向の運動を組み合わせた運動である。
同時にボールを垂直方向に自由落下及び水平方向に
投げた場合，ボールは，同一時刻には同一高さに位置する。
第5回目の復習（第３章 力と運動）
３．１ 力とニュートンの運動の第１法則
釣り合いを破る外力が
作用しない限り，物体は
静止状態
あるいは
等速直線運動を持続する。
第１法則を別名，慣性の法則と
呼んでいる。
３．２ ニュートンの運動の第２法則
第１法則を数式化する。

＊ 加速度（即ち速度の変化）α は

 
α ∝F
力 F に 比例する。

＊ 加速度（即ち速度の変化） α は

質量 m に反比例する。 α ∝ 1
m
以上の２式から

α
比例常数を１とすると，

F
∝
m

 F
α=
m
力の単位： [kg]×[m/ s2]=[N]
３．4 ニュートンの運動の第3法則
あらゆる作用に対して，必ずそれと
同じ大きさで逆向きの反作用が存
在する。
例） ロケット，ボート/岸辺，
机表面に加えた力
自動車で見られるニュートンの運動法則
第１法則
第２法則
第３法則
第6回目の授業（第３章 力と運
動）
３．３ 万有引力の法則
Ａ）あらゆる粒子は互いに引き合う。

その力 F は，個々の質量をｍ１，ｍ２，
それらの距離をｒとすると，
m1m2
F G 2
r
Gは万有引力常数と呼ばれる。
Gと重力加速度 g と関係がある。
３．５ 運動量と力積
第２法則を変形すると，





v mFv p
F  m  m


t
t
t
（１）
となる。ここで 
 とした。
p  mv
を運動量と呼ぶ。

p
上式から力
 が働かないと運動量  は
p
一定であることがわかる。また（１）式か
F
ら，


Ft  p
（２）
が成り立つ。左辺を力積と呼ぶ。
注）新垣投手のボールを受けるキャチャー
のミットの動きを（２）式で説明できる。
「第1章 測定」練習問題
１．国際単位系（SI）では，質量，長さおよび時間の基本単位は何か.
２．密度を表す誘導単位は国際単位系を使って表すと，どのように表されるか．
３．１ｋｇの鉄と，１ｋｇの綿は，
ａ）密度で比較すると，どちらが大きいか．
ｂ）質量で比較すると，どのようになるか．
４．同体積の水より1.５倍重いある液体がある.この液体の密度はいくらか.
５．地質学者が岩を発見して質量を測定したら2200gだった.次にその岩を水のいっぱい
入った容器に浸して,こぼれた水の量から体積を測定したら,430cm3だった.この岩の平
均密度はいくらか.
「第２章 運動」練習問題－１
第2章 運動
1.
ベクトル量は(a)向き,(b)大きさ,(c)向きと大きさ,を持つ.
2.
スカラー量は，(a)向き,(b)大きさ,(c)向きと大きさ,を持つ.
3.
速さ，速度，加速度，位置（変位）のうちベクトル量はどれか．
4.物体の変位の大きさは必ず(a)移動距離より大きい,(b)移動距離に等しい,(c)移動距離より小さい,(d)移動距離以下である.
3.m/sは(a)速さ,(b)平均速度,(c)瞬間速度,(d)以上のすべての単位である.
4.
x－対－tのグラフで,直線の傾きの大きさは，何を表すか．
5.x－対－tのグラフで,直線の傾きが負(右下がり)ならば,物体はどのような動きを行っているか．
7.加速度とは(a)速さ,(b)速度,(c)変位,(d)移動距離,の時間的変化の割合である.
8.加速度の国際単位系SI単位は(a)m/s2,(b)m2/s,(c)m/s,(d)m・s/sである.
「第２章 運動」練習問題－２
第2章 運動
＜放体の運動＞
1.
空気抵抗がない場合，仰角３０度でボールを投げた
ときの距離は，次のどの仰角と到達距離は等しいか。
（ａ） ２０度 ，（ｂ）４０度，（ｃ） ６０度
２ 放体の到達距離は，何によって決まるか。空気抵抗
を無視するとする。
（ａ）仰角，（ｂ）ｙ方向の初速度，
（ｃ）ｘ方向の初速度，ｄ）水平方向となす角度
「第３章 力と運動」練習問題－１
1.釣り合っていない力を必要とするのは次のどれか。
(a)静止,(b)等速度運動,(c)加速運動,(d)以上のすべて.
２.自動車のシートベルトの原理を,ニュートンの運動の第1法則を用いて説明せよ。
３．速度の変化は，（ａ）慣性によって生じる，（ｂ）釣り合っていない力によって生じる，
（ｃ） 正味の力がゼロのときの生じる。
４．物体の加速度は，
（
ア ）に逆比例し，（
イ
）に比例する。
５. ニュートンの第3法則を使って，ロケット打ち上げの原理を述べよ。
６．机の表面をコブシでたたいた。このとき，コブシに痛みが生じる。これらを第3法則を使って
説明せよ。
第1回目(第1章) 小テスト
水の密度を実験的に求める．
（A) 先ず水の質量を以下の手順で求める．
１） 容器の質量は，（ ア ）ｇである．
２） 容器内に水を満杯にした状態における全質量は
（ イ ）ｇである．ゆえに水のみの質量は（ ウ ）ｇである．
（B) 次に，水を満杯にした容器の体積を以下の測定を
通して求める．ただし，容器の形状を円柱に近似する．
１） 容器の直径は（ ｴ ）ｃｍである．
2) 容器の高さは（ オ ）ｃｍである．したがって
容器の体積は（ カ ）ｃｍ３である．
（C) 以上A,Bの実験から，水の密度は，いくらか．
単位としてｇ/cm3 , kg/m3を使って表せ．
第２回目(第1章) 小テスト
１） 国際単位系（SI）では，質量，長さおよび時間の基本
単位は何か。
２） 以下に示す物理量を国際単位系を使って表せ。
ａ） 面積
ｂ） 体積
３） ベクトル量は（
スカラー量は（
ｃ） 密度
ｄ） 速さ
）と（
）で表される。一方，
）のみで表される。
第３回目(第２章) 小テスト
１） x－対－tのグラフで,直線の傾きの大きさは，
何を表すか。
２）ｘ－対－tのグラフで,直線の傾きが負(右下がり)
ならば,物体はどのような動きを行っているか。
３）加速度とは(a)速さ,(b)速度,(c)変位,(d)移動距離
の時間的変化の割合である。
4)
加速度を国際単位系（SI単位系）で表せ。
第４回目(第２章) 小テスト
１） 水平でまっすぐなトラック上で，静止状態からスタート
したA君は，４ｓ後に１０ｍ/sの速度に加速した状態となっ
た。このとき， SI単位系を使って，A君の平均の加速度を求め。
２） 時速180ｋｍ/h.で走っていたレーシングカーが，パラシュ
ートを出して一様に減速し，４ｓ後に時速３６ｋｍ/h.となった。
SI単位系を使って，このときの平均の加速度を求め。