高校物理質問スレpart35
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まずは>>1 をよく読みましょう ・高校物理以外の質問はお断り ・質問する前に教科書や参考書をよく読みましょう。 ・質問者は何が分からないのか、どこまで考えたのかを明記しましょう。 問題の丸投げはダメです。丸投げに答えるのもダメ。ヒントを示す程度に留めましょう。 ・質問者はあらゆる回答者に敬意を表しましょう。 質問に対する返答には、何かしらの返答を。(荒らしはスルーでおながい) ・回答者がわかるように問題を書くようにしましょう。 問題の写し間違いに気をつけましょう。 問題の途中だけとか説明なく習慣的でない記号を使うとかはやめてね。 ■書き方 ・数式の例 (ちょっとした疑問や質問スレのテンプレも参考に) ベキ乗 x^2 平方根 √(a+b) 分数式 ((x+1)/(x+2)) 三角関数 sin(θ) ・図 図が必要な場合、画像としてupするか、文字で書くことになります。 文字で書く場合は、ずれに注意してください。 MSPゴシックで表示できるエディタや2ch専用ブラウザを使いましょう。 また、連続する半角空白は単一の空白として表示されるので注意。 前スレ 高校物理質問スレpart34 http://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/sci/1493300919/ >いっとくけど >limΔx→dxでもないからな むしろ この世界でこんなふうに考えてるアホなんて おらんだろ。 くっくっく 兵頭俊夫著『考える力学』を読んでいます。 作用・反作用の法則ですが、 作用線については言及があります。 高校の教科書には、作用と反作用の作用線は同一であるという記述があります。 どちらが正しいのでしょうか? 訂正します: 兵頭俊夫著『考える力学』を読んでいます。 作用・反作用の法則ですが、 作用線については言及がありません。 高校の教科書には、作用と反作用の作用線は同一であるという記述があります。 どちらが正しいのでしょうか? 作用 F 反作用 -F であるが、 F と -F の作用線が一致しないようなことはありますでしょうか? 兵頭俊夫著『考える力学』を読んでいます。 ニュートンの運動の第1法則を第2法則に含めることはできない ということを屁理屈ような理由を挙げて主張しています。 ニュートンという偉い人が第1、第2、第3法則として運動の法則を定式化した からそれに逆らうことがためらわれるため、いまだに第1法則が消えてなくな らないのではないかと思うのですが、どうでしょうか? 兵頭さんは屁理屈を2つ述べています。 第2の屁理屈は、「第1法則は、第2法則が成り立つ座標系の存在について 述べたものである」というものです。 だったら、第1法則を「第2法則が成り立つような座標系が存在する」という直接的な 表現になぜ変更しないのかと問いたいです。 ローレンツ変換があれば光速不変は自動的に導かれるから 光速不変の原理なんてイラネ、というのと同じだな https://imgur.com/sj2aHFp.jpg ↑の問題の(1)ですが、床からの抗力の作用点の場所についての問題です。 抗力の作用点が変わるというのがよく分かりません。 床からの抗圧力の分布はどのようになっているのでしょうか? 確かに床の気持ちになって考えると、 F という力がかかることによって、 BC の真ん中の点よりも左側に一番 重く感じるところ点が来そうです。 圧力の分布はどうなっているのでしょうか? x = (1/2)*L - (1/3)*h が答えですが、 L と h の値によっては x がマイナスになってしまいます。 これはどう考えたらいいのでしょうか? >>585 作用点がマイナスつまり物体から出てしまうと動き出してしまうんです >>585 それは(2)を見れば分かりますが、どう考えたらいいのでしょうか? >>575 John R. Taylor著『Classical Mechanics』を見たところ、 必ずしも、作用と反作用の作用線は同一ではないようですね。 >>588 そんなわけないと思うが 作用線上にない作用反作用の例はどのように書いてるの? それぞれ別々の物体に及ぼされる力である作用と反作用に対して、 作用線が同一かどうか問うこと自体がそもそも無意味な気がする >>589 電流と磁石の間に働く力は 同一作用線上ではないだろ。 くっくっく >>577 アホかいな。 慣性系とは第1法則が成り立つ系のことであり、 その慣性系において第2法則f=maを規定するんだよ。 非慣性系における見かけの力と区別すんだよばーーーか くっくっく >>582 複数の力の作用線の考え方は>>564 に書いてやったとおりだ。 「そこを押さえれば回転しない、動かない」が基本。 問題の場合、床からの抗力は連続的に分布しているが、それらを合わせた代表が作用線上にだけあるとして考えろってことだよ。 言ってみれば仮想的な位置であって、その作用線上の作用点だけに抗力が集中しているわけではない。 だからこのxを求めることはほとんど意味ないわけ。 意味ないが求めると、 Fは水平方向なので重力mgは影響を受けない。よって抗力mgも変わらない。 Bをモーメントの中心とすれば ・左回りモーメントはFhと抗力によるmgx ・右回りモーメントは重心によるmg*L/2 これらがつり合ってるとすればxは出る。 (2)はFと重心だけのモーメントを考えればよい。 言ってみれば上のx=0だが、こんなもの使わなくても答えは出る。 だからxは意味がない。 (3)は(2)よりも大きいってことから求められる。 結論としては この問題は愚問だ。無意味なxを求めさせてるからな。 くっくっく で、この問題が愚問でありナンセンスなのは 「xの位置で床からの抗力があるから物体は回転しない」と思わせているところだ。 そんなことはなく、単に 「物体が重いから回転しない」が正解なんだよなー B点回りのモーメントで、Fより重心のモーメントが大きいから回転しない、ただそれだけ。 それを無意味なxなんかを仮想して、これはとんでもない誤解を与える愚問なのである。 よくこんな愚問を恥ずかしもなく出せるなあと感心するわ。 その作用線や作用点にいったい何の物理的意味があるのかと問い詰めてやればよい。 くっくっく >>595 どのくらい重いと回転しないのでしょうか? 高校物理の力学で一番難しいのは、「剛体に働く力のつりあい」だと 思いますが、どうでしょうか? >>595 いやいや抗力あるからでしょ たとえば床を取っ払って物体をある点である方法で(点回りに回転するように)固定させて力Fをかけたら回転するでしょ >>597 釣り合い限定かはともかく、一番難しいのは力学で間違いないでしょうね >>599 不自然ですよね。 大学以上では、力学よりも熱力学や電磁気学や量子力学のほうが難しいのに。 大学生がやって難しいと思うものを高校生にやらせるわけですから、力学以外の問題というのはどうしてもパターンが限られてくるわけです でも力学は問題設定次第でいくらでも難易度調整が可能なので一番難しくなりうるということですね 【福島認知症、認定″】 12日、交差点(52) 11日、通学路(75) 10日、スーパー(55) 9日、線路(70?) http://rosie.5ch.net/test/read.cgi/liveplus/1528765728/l50 It is often useful to parametrize a curve with respect to arc length because arc length arises naturally from the shape of the curve and does not depend on a particular coordinate system. 座標系に依存しないとはどういうことでしょうか? 例えば、3次元空間内の曲線 r(t) を考えます。 t は時間で、 r(t) は時刻 t での質点の位置とします。 t よりも弧長 s のほうが自然なパラメータなのでしょうか? また、時間は特定の座標系に依存するのでしょうか? 『親切な物理』を本屋で見てきました。 印刷が汚いのはどうにかならないんですかね? ただ、説明は確かに親切で丁寧でした。 「理由」として、なぜそうなるのかが一応説明されているのがいいですね。 チャート式のは印刷は綺麗ですが、中身はそれほどでもないといった感じですね。 レベルも高くないですね。 >>598 床があるから回転しないなんてのは 無意味な屁理屈なんだって。 物体が重いから回転しない。 加えた力のモーメントより重力のモーメントが 大きいから回転しない。 これを使い道のない抗力のモーメントと合わせて つり合っているというのは詭弁にすぎない。 抗力のモーメントなど仮想する必要性はまったくない。 くっくっく モーメントが釣り合わないなら回転していくのではないですか? 地面の上に物体がある。 物体には重力が働くが、地面からの抗力とつり合っているから静止している。 はいこれ間違いな。 正解は、物体が静止しているから重力と抗力がつり合っているとみなせるのであって、 その逆の重力と抗力がつり合っているから静止しているのではない。 抗力というのは結果であって原因ではない。 この結果を原因として無意味な仮想でしかない作用線やら作用点を答えさせることは 物理的にはまったく無意味であり、かつ有害でしかない。 数式いじりの物理知らず知らずの典型例である。 未熟者めが。 くっくっく 和田っていう人たちの『高校物理のききどころ』シリーズってどうですか? 原因とか結果とかそういう観点ではなく、抗力をただ1点からの力で代用させるという方法が邪悪なだけだろ。 『親切な物理』よりも親切な高校物理の参考書はないですか? 作用線やら作用点とは、上に書いたように そこを押さえれば回転しない動かないという箇所のことである。 ところが抗力でこれを考えるのはナンセンスである。 なぜなら、実際には抗力は接触面全体に作用するものであって そこを押さえれば抗力は働かないというものではないからである。 つまり、普通の力ならば運動の原因となるので作用線作用点を考える意味があるのだが、 結果にすぎない抗力にこれらを考えるのは無意味であり誤りと言ってよい。考えてもまったく意味がない。 それは上の問題自身で明らかである。 未熟者の未熟な問題によって 物理が数式いじりになってるだけだ。 くっくっく >>609 でも、モーメントが釣り合わないなら角運動量が時間変化するはずではないですか? >>614 たしかにこの回転問題で抗力を考えるのはいらないと思うけど 回転しないのはやっぱり抗力のせいでしょ >>609 重力と抗力がつりあってるから静止ているのではないの意味を教えろ じゃあ静止とはどのようにできるものなんだよ くっくっくはバカだから補足しておくと 重力と抗力が釣り合っているから静止しているのは間違いない ただしある事象を捉えるとき抗力を一点に集約しても問題ない場合と 抗力を一点に集約しては事象を正しく捉えられない場合とがある 元の質問者の >>582 >床からの抗圧力の分布はどのようになっているのでしょうか? という疑問は非常に健全で、重力と釣り合うような抗力の分布は実は無限にありえて、 一意に決まらないんだよね。 抗力がただ1点から働いているとみなせる、という現実的でない仮定の下でないと あの問題に沿って答えることができない。そのような仮定を置くと明示していればまだしも、 何の断りもないのはダメだね。作用線上なら動かせるけど、抗力の作用線と接触面は 直交していて、抗力を接触面に平行に動かして1点に集めることはできない。 そういう意味で、 >>595 >で、この問題が愚問でありナンセンスなのは >「xの位置で床からの抗力があるから物体は回転しない」と思わせているところだ。 ここだけはくっくっくに同意する 作用線が平行の場合の力の合成って知らないんですかねw そもそも、なぜ別の場所に働く力を足すことなんてできるか、なんですよね 二つの独立な質点だけを考えれば明らかなように、個別に働く力を足すことにはなんの意味もありません では、意味がある場合とはどういう場合なのか 高校では完全に答えることはできませんが、基礎的な部分の話をするときには仕方ありませんね みなさんモーメントの問題も解けないなんて、高校物理で苦労しそうですねえ 和田純夫著『力学のききどころ』を読んでいます。 バネのポテンシャルエネルギー U(x) = (1/2) * k * x^2 についての説明が 以下のようなものです: --------------------------------------------------------------------- U(x) のグラフを考える。 dU/dx = -F であるから、傾きと力の大きさは等しい。 この関係は、ポテンシャルのグラフを坂道と考え、そこに乗って転がるボールが 受ける重力と同じである。力は坂の下を向き、大きさは勾配で決まる。実際、バネ の先端に付いている質点は、 U(x) のスロープを転がるボールと同じ運動をする。 --------------------------------------------------------------------- 坂道の傾斜角が θ の地点で、ボールが受ける力は、 m * g * sin(θ) ですよね。 一方、坂道の傾斜角が θ の地点での勾配は、 tan(θ) です。 ですので、同じ運動はしないのではないでしょうか? 回答をお願いします。 >>627 勾配が大きさとはいってないやろ 勾配で決まるつまりθが決まって大きさが決まるんやろ >力は坂の下を向き、大きさは勾配で決まる。 勾配と等しい、とは言ってませんね 実際、バネの先端に付いている質点は、 U(x) のスロープを転がるボールと同じ運動をする。 ↑これについてはどうでしょうか? 著者の言いたいことは、スロープを転がるボールの x 軸への射影とバネの先端に 付いている質点が同じ運動をするということだと思いますが、間違っていますよね? >>630 なんであってるじゃん 実際に例を使って確かめたら? >>634 わかってるなら教えてあげれば? 俺も今考えている途中だから >>636 だから教えてあげろよwwwww おまえもわからないんかよwwww おまえ「も」ということは、あなたはわからないんですね >>638 はいわたしもわかないんであなたが教えてくださいよ >>630 とりあえずポテンシャル関数を高さとした運動エネルギーと位置エネルギーのエネルギー保存考えるとバネの場合と同じになりますよね Lが一緒だから運動同じだよん的な話じゃないの? 昔買ったから本棚の奥にあると思うけど探すのが面倒過ぎるので… あわかった ばねの力ってのとボールの力の関係ってのをかんがえるのがそもそも無意味 向きも違うし >>630 坂を転がるボールのほうは重力加速度 g が式に入りますが、 バネのほうは g が入りません。 なので、比較すること自体ナンセンスですね。 >>645 玉の質量を m [kg] とする。 坂の形状を y = (1/2) * k * x^2 とする。 この坂の原点からの水平距離が x0 の地点から玉を静かに放すと、 玉の x 軸上への射影 x(t) は以下の微分方程式を満たす。 - [m * g * k * x(t)] / [1 + k^2 * x(t)^2] = m * x’’(t) x(0) = x0 x’(0) = v0 ↑の微分方程式を解くと解は単振動になるのでしょうか? 初速度が間違っていたので、訂正します: >>645 玉の質量を m [kg] とする。 坂の形状を y = (1/2) * k * x^2 とする。 この坂の原点からの水平距離が x0 の地点から玉を静かに放すと、 玉の x 軸上への射影 x(t) は以下の微分方程式を満たす。 - [m * g * k * x(t)] / [1 + k^2 * x(t)^2] = m * x’’(t) x(0) = x0 x’(0) = 0 ↑の微分方程式を解くと解は単振動になるのでしょうか? F = m * g * sin(θ) * cos(θ) = m * g * [k * x(t) / sqrt(1 + k^2 * x(t)^2)] * [1 / sqrt(1 + k^2 * x(t)^2)] = [m * g * k * x(t)] / [1 + k^2 * x(t)^2] です。 >>650 m * g * cos(θ) ですね。 原点から坂の上のある点までの曲線の長さを x(t) とします。 坂の上の玉の位置をこの曲線の長さ x(t) で表わしたとき、 x(t) が単振動するということなら正しいと思います。 x軸上への玉の射影は違います。 >>652 玉に働く重力の成分とキャンセルされて、入ってこないのではないでしょうか? >>653 あれ、なんかおかしいかもしれませんね? >>655 ポテンシャルを坂としてみたときに 座標をx軸を使ってるのに力の向きってのがx軸上にないんだもん 射影が違うのはあってると思う 和田純夫著『力学のききどころ』を読んでいます。 ↓の赤い線で囲った式は正しいのでしょうか? https://imgur.com/orofdlg.jpg 仮定により、 f は非保存力なので、 x のみの関数としては表わされません。 ですので、置換積分を↑の式のようには実行できないのではないでしょうか? >>627 その本は捨てていいぞ。 「ポテンシャルの変化が大きい場所では力も大きい」 という、ポテンシャルの概念からして言うまでもない当たり前のことを わざわざおかしな例え話でややこしくしてるだけだ。 程度低すぎて笑えるわ。 本を書くレベルにない。 くっくっく ∫F・dr=ΦA−ΦB がポテンシャルの定義だからな。 Fが大きい場所ではΦは急変して当たり前であって、この逆も当然ながら当たり前。 その本はマジで捨ててしまえ。 くだらんわ。 くっくっく そのポテンシャルの概念そのものを初学者に紹介しているんだと思うが。 算数を初めて習う小学生に1+1=2だと教えているのを見て そんなの当たり前だとあげつらうのと同じで趣味悪い AとBがdrで接近しているのなら全微分より ΦA−ΦB= Φ(r)−Φ(r+dr)=−gradΦ・dr これがF・drに等しいので F=−gradΦとなる。ポテンシャルの定義から当たり前。 これを一次元でくどくどと 的はずれな駄文を連ねているのがその本だ。 ウンコなすりつけて 誰も読めないようにして処分しとけ。 くっくっく >>662 この本は 定義から得られる結論を ひっくり返して 結論から定義を語っておる。 初学者には極めて有害なので ウンコはさんで捨てるしかないわ。 くっくっく ポテンシャルの定義をなぜ ∫F・dr=ΦB−ΦAとせず 、 ∫F・dr=ΦA−ΦB として定積分の符号と反転させているのか、 これこそまさしくAからBへと転がる「坂道」としてポテンシャルの意味としたのだ。 書くならこういうふうに書け。 未熟者めが。 くっくっく >これこそまさしくAからBへと転がる「坂道」としてポテンシャルの意味としたのだ。 自分でも結論から定義を語っているマヌケがいる >>659 正しいが導出が正攻法ではない。 マジでウンコ本だわー まず、fは物体が受ける力だから場の関数であっても 結局はすべて時間の関数になる。物体の挙動は時間で決まるからである。 位置も時間の関数であるが、あえて位置で表現してるだけ。 仕事の基本式∫F・dr=1/2mv2^2−1/2mv1^2より 左辺のうち保存力部分をFから分離すると左辺は ∫f・dr+Φ1−Φ2となるのでΦを右辺へ移項すると ∫f・dr=(Φ2+1/2mv2^2)−(Φ1+1/2mv1^2) =E2−E1となる。 つまり、仕事の基本式(力が加われば速度が変わる)を使えば こんな分かりにくい数学的な考え方は不要。 ウンコ塗り付けて捨ててしまえ。 くっくっくー ききどころって こんな本で理解しようとしたら 基本概念が捻じ曲がってしまうわー くっくっく 和田純夫著『力学のききどころ』を読んでいます。 ↓の赤い線で囲った式は正しいのでしょうか? https://imgur.com/orofdlg.jpg 仮定により、 f は非保存力なので、 x のみの関数としては表わされません。 ですので、置換積分を↑の式のようには実行できないのではないでしょうか? >>672 それは線積分の表記です 線積分の定義は、dx=dx/dt*dtです ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
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