《たとえ話》で直観的に分かる物理の考え方-007-

《たとえ話》で直観的に分かる物理の考え方

9号

このメールマガジンはＰＣ版「楽しい《たとえ話》で直観的に分かる物理の考え方」を携帯でも読めるようにしたものです。長文ですので画面メモをして読むことをお勧めします。

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みんなで、物理の楽しさを共有したいですね。

それでは、第9号のスタートです！

■問いを見る前に、ほとんど終わっている。

今日のメルマガの内容は、

第4号「100題修行」　

と関係していますので、一緒に合わせて読んでくださいね。

僕は、予備校の授業でも、このメルマガでも、

「力学の全ての問題は、原理である運動方程式から解ける！」と言い続けてきました。

逆に言えば、「運動方程式だけから全ての問題を説明するのが力学だ」ということになります。

ですから、目の前にある力学の問題も、必ず運動方程式から解けるはずなのです。

だから、「これは、力学の問題だから」という理由で、問１や問２に、何が書いてあるかと関係なく、一行目に運動方程式を書きます。

運動方程式は、

　　　Ｍａ　　＝　　Ｆ
（運動の様子）　　（力）

という式なので、力が与えられていて、運動の様子が不明ならば、運動の様子を求める問題を解くことになります。

逆に、運動の様子が与えられていて、物体にはたらく力が不明ならば、力を求める問題を解くことになります。

ですから、問題文中に、「物体は静止していました」と書いてあれば、力の様子を求めていく問題が出題されていることが分かります。

※「物体は静止していました。さて、物体はどんな運動をしていたでしょうか？」なんて問いは、ナンセンスですからね。

静止しつづけているとき、物体の加速度は0なので、運動方程式（力のつりあい）は、次のようになります。

　0　　　＝　　Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３
（静止）　　（物体にはたらく力の総和）

これが、問題として成立するためには、Ｆ１～Ｆ３の中に、値のわからない力が含まれていて、その力を、上の式から求めるしかありません。

この問題が、力学の問題であるなら、Ｆ１～Ｆ３の中の、未知の力を、力のつりあい（運動方程式）から求める以外、やることは無いのです。

ですから、問１を見る前に、「どうせ、問１では、この未知の力を問うに決まっている」と思うのです。

今日のたとえ話は、「問１を見る前に、問１で何を聞かれるかが決まっている」ということをテーマにしました。

では、たとえ話モードへ突入！

★たとえ話「通信添削　Ｊｅｔ会」★

物理の考え方を学ぶための通信添削がありました。

その名は、「Ｊｅｔ会」

高校生のＡ君とＢ君も、Ｊｅｔ会員でした。

でも、このＪｅｔ会は、普通の通信添削とは違い、ちょっと、変わった特徴を持っていました。

１つの問題を、月曜日と水曜日に分けて送ってくるのです。

今週の月曜日に送られてきた問題は、次のようなものでした。

〔問題（月曜日）〕

粗い水平面の上に、質量ｍの物体を置き、水平右向きに力Ｆを加えた
ところ静止していた。重力加速度をｇとして、以下の問いに答えよ。
（水曜日に続く）

　　　□→Ｆ
~~~~↓~~~~~~~~
　　　　mg

問題の設定だけが書いてあって、問１、問２などは書いてありません。

Ａ君：「これじゃ、何もできないよ。結局、水曜日にならないと始め
　　　　られないじゃないか。」
Ｂ君：「‥‥」

水曜日には、問題の続きが送られてきました。

〔問題（水曜日）〕

問１　垂直抗力Ｎを求めよ。
問２　静止摩擦力Ｒを求めよ。

※さあ！急いで解答をメールで送って、Jetポイントを獲得しよう！

Ａ君は、水曜日になってから問題を解き始めて、急いで解答を送りました。

翌週には、Jet会報が送られてきました。

そこには、「先週Ｊｅｔポイントを獲得した会員の皆さんです。」というところがあり、10名の名前が書いてありました。

先着10名が、Ｊｅｔポイントを獲得できるのです。

その中には、Ｂ君の名前がありました。

Ａ君：「僕も大急ぎで解いて送ったけどダメだった。キミはどうやってＪｅｔポイントを獲得したんだい？」

Ｂ君：「月曜日の問題を見て、ほとんど解いてしまったんだ。」

Ａ君：「だって、月曜日の問題には、問いが書いてないじゃないか。なのにどうやって問いたんだい？」

Ｂ君：「これは、力学の問題だから、運動方程式を立てるところまでは、決まっているんだ。」

「そして、物体が静止していると書いてあるから、未知の力を求める出題以外は、考えられないんだ。」

「つまり、垂直抗力Ｎと、静止摩擦力Ｒを求める以外には考えられないんだ。だから、水曜日の問題が届く前に、ＲとＮを求めておいたんだ。」

<Ｂ君が月曜日にやったこと＞　
運動方程式によれば、物体が静止しているからには、力の合力がゼロ

　　　↑Ｎ　　
Ｒ←□→Ｆ
~~~~↓~~~~~~~~
　　　　mg

運動方程式
水平：０＝Ｆ－Ｒ
鉛直：０＝Ｎ－ｍｇ

よって、Ｒ＝Ｆ、Ｎ＝ｍｇ

Ａ君：「じゃあ、水曜日には何をしたんだい？」

Ｂ君：「送っただけだよ。」

Ａ君：「それでも、新着5位というのは、どういうことなんだろう」

Ｂ君：「きっと、水曜日の問題が届く前に、設問をヤマカンで予想して送っている人が4人いるんだよ。」

Ａ君：「よし、僕は、来週、その手で行くぞ！カンには自信があるんだ。」

Ｂ君：「でも、間違ったらＪｅｔポイントが減ることを忘れないでね。」

★たとえ話終了★

物理の問題を解くときの頭の使い方は、Ｊｅｔ会の添削で身につけることができます。（実際にある添削ではないのでご注意ください）

僕は、設問を見ないで、解答を書き始めます。

「どうせ、ここまではやるに決まっている」という部分が物理にはあるからです。

月曜日の問題を見ただけで、どんどん解答を書くことができる力をつければ、問題を作っている人と同じ視点に立つことができます。

普通の問題を使って、自分でJet会をすることもできますよね。

設問を見る前に、「力学なんだから！」と言いながら解答を書き始めればよいんですから。

このようにして練習すれば、物理の問題を解く頭の使い方が見についてきますよ。

次回は、「慣性力」をテーマにします！　お楽しみに！

■編集後記
最近、ブログで、はじめて、トラックバックをしてみました。

コチラ→http://blog.livedoor.jp/tahara_phys/

トラックバックというのは、他の人のブログの記事にリンクを張って、自分の記事を書くというものです。

相手の記事にも、自分の記事へのリンクが張られるところが特徴です。

トラックバックを通して、とてもすてきな出会いがありました。

「パズルと迷路で最強の塾を作る！」というブログです。

このブログの管理人の方と、トラックバックをきっかけにメールのやり取りをして、その考え方にとても共感しました。

そのブログはこちら→http://blog.livedoor.jp/ringo_juku/

「パズルと迷路で最強の塾を作る！」は、近いうちにサイト紹介で詳しく紹介します。このブログ、読んでいると、けっこう、ジーンとくるんです。

※メルマガ紹介で登場した、天野さんの東大合格ノウハウは、
電子ブック「高校中退から東大へ式受験術」にまとめられています。
　こちら→http://tinyurl.com/6fo2o

第9号を読んだ感想をお待ちしています。

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