受験生の皆さん、こんにちは。
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今回は(も)？
公式ラインで物理初学者のの高校生から問題解説の依頼がありましたので、本記事で紹介したいと思いますm(__)m
ちなみに、使用教材は
センサー物理
とかいう、進学校でよく配布される演習教材でした。
数学でいう4STEPみたいなもんですかね🫤❓
センサー物理の問題を何問か見た印象ですが
機械的処理だけでは
途中で詰まるようにできている点で
学習価値は高い
と思いました。
この教材で問題の本質を深く理解し、さらに計算処理力も強化すれば
東大模試で偏差値70も全然夢ではない！！
私はこう思いましたね。
(https://illust8.com/contents/11248より引用)
なので、センサー物理を学校でやってる(やらされている？)受験生は、よく思考し納得する形で大切に問題を消化してみてくださいね😏
you tube版もあります👇
１：問題紹介
では、以下で質問のあった力学の問題3問を紹介したいと思います👇
少し見づらいですが、読んでみてください。
どれも、曖昧な理解や付け焼き刃の丸暗記では躓く問題です。
【１：鉛直投げ上げ問題】
【２：人が台を持ち上げる問題】
【３：慣性力の基礎問題】
２：鉛直投げ上げ問題
では、1問目の解説に移りましょう。
本問は何の変哲もない投げ上げ運動の問題ですが、いざ着手してみると、なんか詰まると思います。
(https://regeld.com/desi/2018/11/01/worried1/より引用)
では、なんで詰まるんでしょうか？
それは、いつもと出題方針が違うから。
さらに詳しく言うと
地面から投射したときの速さ、分裂時の速さが全くわからないから
です。
では、どう考えるかですが…
今問題で与えられているのは、加速度gと時間Tですよね？
そして、求めるのは距離です。
斜方投射の公式👇を思い浮かべると
(https://daigaku-juken.net/斜方投射/amp/より引用)
加速度と時間だけで距離を求めるのは無理そうですね…速さvをどこかに用意する必要がありそうです。
しかし、地面から投げ上げたときの速さを設定しても、分裂までにどれだけ上昇したかはわかりません。
なので
分裂時の2物体の速さをvとおいて
議論するのが得策だろうな〜
ということが以上の考察からわかるでしょう💡
また、今回の問題には関係ないですが、問題の趣旨から、分裂した物質の質量は同じであることもわかります。
【解答】
(１)(２)
３：人が台を持ち上げる問題
国公立二次試験では見かけず、共通テストでよく見るタイプの問題です。
そして、共通テストだと台が体重計になっていることが多いですね👀
やっていること自体は基礎の基礎なんですが、この手の問題を苦手にする受験生は非常に多いです。
理由は
作用・反作用の法則を
当たり前だろ〜
適当に聞き流しているから
だと思います😅
でも、その「当たり前」を口頭で論理的に説明できますか？
と言われると、意外と言葉に詰まるのではないでしょうか？
今回の問題は、そのへんの理解が曖昧であると
人と綱の間にはたらく張力や2種類の垂直抗力の向きがゴチャゴチャになって…
(https://www.irasutoya.com/2019/01/blog-post_148.html?m=1より引用)
意味わかんねーよ💢
って事態に陥ると思います。
では、早速解答を見ていきましょう。
本問は(1)の力の正確な図示がキモです。(1)さえできれば、あとはただの流れ作業です。
(4)の処理に頭を悩ますかもしれませんが、物理では境界値だけ求めればよい問題では下手に不等式を使わない方が扱いやすいです。
【解答】
（１)
(２)(３)
(４)
４：慣性力の基礎問題
では、最後に慣性力を扱う問題を解きます。
この「慣性力」もなんとなく雰囲気で理解している受験生がかなりの数いると思います。
ちなみに、円運動に登場する遠心力も慣性力の一種なのですが…
(https://受験物理.com/遠心力は物体に乗らなくても感じる？！円運動に/より引用)
なんで外向きに遠心力がはたらくかわかります？
それがわからないと、問題は解けても慣性力についてはロクに理解していないことになります。
では問題に戻りますが、まず
① 地面から見たとき
② 台上から見たとき
では「斜面上で静止した物体」の動きがどうなるかを図示してみましょう。
①では加速度aで水平右向きに、②では静止(加速度0)しておりますね💡
そして、①,②を比較すると、①の状態から左向きに加速度aを加えれば②の状態になりますよね？
運動方程式では(力)=(質量)x(加速度)なので、①に左向きの力maを加えると②で力のつりあい式が成り立つといえますね！！
つまり、慣性力とは…
見る立場を変えるために
付け加える便宜上の力
だということです🙇♂️
それを理解したうえで問題を解いてみますと、非常に簡単です。
【解答】
終わり。
今回は物体が静止しているため、どの垂直な2方向で考えても差し支えありませんでしたが…
仮に斜面に沿って動くときは「斜面と水平(垂直)方向」で考えないと、運動方程式を立てることができませんのでご注意を⚠️
今回リクエストのあった問題の詳しい解説は以上になります。
今後も、問題解説や受験案件のリクエストがあればどんどん発信していきますのでお楽しみに😀
最後に、再度公式ラインの紹介をします。
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