物理の問題の解き方3ステップ。
1.目の前で起こっている現象を「把握」する。
→力の作図をして、図に書き出す。
2。公式に当てはめて、方程式をたてる。
→力なら、運動方程式(F=ma)に当てはめるだけ。
3.方程式を計算する。
物理の問題はすべて、この3ステップで解いていきます。
そのためには、まず、
はたらいている力を図に「正しく」記入することが必要です。
物理は「作図」で勝負が決まります。
逆に言えば、
作図さえ完璧にできれば、物理に怖いところなんて1つもないんです。
ルールさえ守っていれば、間違えることはありません。
力の作図にはルールがあります。
逆に言えば、
ルール通り作図すれば、間違えることはないんです。
貴方の直感も、物理のセンスも一切いりません。
みんな間違えるのは、
・途中を「わかる」からって飛ばしたり、
・「なんとなくこんな感じだろう」と感覚で問題を解くから
なんですよね。
絶対にルールを守ってください。
たとえ、
感覚的に答えがわかっても、楽ができそうでも、
ルール通りに、論理的に解くのが物理です。
ルールを厳守して、ちゃんと1つずつステップを踏んでください。
物理が解ける人、解けない人の差は、
ルールを守っているかどうか
にしかありません。
感覚は捨ててください。直感も捨ててください。
ただ、ルール通りにとけば「正解」できます。
絶対に、ルールを破らないこと。
・・・私は、言いましたからね?
ルールを守らない貴方が、
物理を解けるようになることは「絶対に」ありません。
力の作図には、基本ルールがあります。
たとえば、物体Aが物体Bの上に乗っていて、
物体Bが右向きに力Fで引っ張られていたとします。
(mA:物体Aの質量、mB:物体Bの質量、g:重力加速度)
ルールその1.
1つの物体に注目して、その物体にはたらく力を作図する。
まずは、1つの物体に注目して、力の作図をします。
ここでは、「物体Aにはたらく力」から作図していきましょうか。
「物体Aにはたらく力」を作図すると・・・
NA:物体Aが物体Bから受ける垂直抗力、fA:物体Aが物体Bから受ける摩擦力
まずは、1つの物体が受ける力をすべて書き込むこと。
今回は、物体Aが受ける力をすべて書き込みました。
ルールその2.
わからない力は、すべて文字で置く。
たとえ問題文に書いてなくても、
わからない力はすべて、自分で決めた文字で置きます。
よくあるのは、
N(垂直抗力)とf(摩擦力)を自分で置くパターンです。
ルールその3.
物体が接していたら、『必ず』N(垂直抗力)とf(摩擦力)が存在する。
→絶対に書き込むべし!
物体が接していたら、『必ず』N(垂直抗力)とf(摩擦力)を書き込みましょう。
書かなかった時点で、その問題は0点になりますから。
絶対に書き込んでください。
【接点にN(垂直抗力)とf(摩擦力)があるパターン】
・物体が床と接している。
・物体が壁と接している。
・2つの物体が接している。
これは、その接点に必ず、
N(垂直抗力)とf(摩擦力)があるパターンです。
今回も物体Aと物体Bが接しているので、
物体Aに物体BからN(垂直抗力)とf(摩擦力)がはたらいてます。
N(垂直抗力)とf(摩擦力)を「書き込まない」例外パターンとしては、
これだけです。
これ以外では必ず、N(垂直抗力)とf(摩擦力)を「存在すると仮定して」書き込んでください。
たとえ、計算の結果存在しなくても、N=0、f=0と求まるので大丈夫です。
あと、力の方向の決め方ですが、
N(垂直抗力):接触面に垂直方向。
f(摩擦力):接触面に水平方向のどちらでもOK。
N(垂直抗力)の方向は、接触面に垂直方向ですね。
f(摩擦力)の方向は、接触面に水平方向のどちらでも構いません。
もし実際は逆向きだったら、計算の結果がマイナスで出るだけですからね。計算の結果で方向がわかるので、適当に置いちゃってください。
ルールその4.
摩擦力fの方向は、接触面の水平方向ならどっちに書いてもよし。
→計算の結果で「正しい」方向がわかるから。プラスなら同方向、マイナスなら逆方向。
これで、物体Aが受ける力の作図がすべて終わりました。
1回、ここまでの流れを確認しましょうか。
1.物体Aに注目する。
2.物体Aに地球からはたらく引力(=重力)のmAgを書き込む。
3.物体Aは物体Bと接しているから、物体Aに物体Bからはたらく、N(垂直抗力)とf(摩擦力)を書き込む。(NAとfAを自分で文字で置いた)
次に、物体Bが受ける力の作図にいきますね。
NB:物体Bが物体Aから受ける垂直抗力、fB:物体Bが物体Aから受ける摩擦力、
N床:物体Bが床から受ける垂直抗力、f床:物体Bが床から受ける摩擦力
ルールは物体Aと同じです。
ルールその2.
わからない力は、すべて文字で置く。
ルールその3.
物体が接していたら、『必ず』N(垂直抗力)とf(摩擦力)が存在する。
→絶対に書き込むべし!
ルールその4.
摩擦力fの方向は、接触面の水平方向ならどっちに書いてもよし。
→計算の結果で「正しい」方向がわかるから。プラスなら同方向、マイナスなら逆方向。
ですね。
今回は、
物体Bと物体Aが接していたので、NB(垂直抗力)とfB(摩擦力)を書き込みました。
あと、
物体Bと床が接していたので、N床(垂直抗力)とf床(摩擦力)を書き込みました。
あ、そういえば、
作用反作用の法則より、
・「NBの大きさ」=「NAの大きさ」
・「fBの大きさ」=「fAの大きさ」
(どちらも方向は逆向きなので、同じなのは「大きさ」ですね)
は明らかですが・・・先走っちゃダメですよ?
必ず「NB、NA、fB、fA」と、別々の文字で置いてください。
本来は別個の力なので、
ルール的には別々に書かなきゃいけないんです。
(ここをまとめてしまう問題集も多いんですがね・・・)
たとえ、
感覚的に答えがわかっても、楽ができそうでも、
ルール通りに、論理的に解くのが物理ですから。
ミスなく解きたければ、1つずつステップを踏んで、ルール通りに解いていってください。
すると、この図が完成します。(さっきと同じ図です)
ここまでの流れを確認すると、
1.物体Aに注目する。
2.物体Aに地球からはたらく引力(=重力)のmAgを書き込む。
3.物体Aは物体Bと接しているから、物体Aに物体Bからはたらく、N(垂直抗力)とf(摩擦力)を書き込む。(NAとfAを自分で文字で置いた)
4.物体Bに注目する。
5.物体Bに地球からはたらく引力(=重力)のmBgを書き込む。
6.物体Bは物体Aと接しているから、物体Bに物体Aからはたらく、N(垂直抗力)とf(摩擦力)を書き込む。(NBとfBを自分で文字で置いた)
7.物体Bは床と接しているから、物体Bに床からはたらく、N(垂直抗力)とf(摩擦力)を書き込む。(N床とf床を自分で文字で置いた)
ですね。
これで、力の作図は完成です!
力の作図のルールまとめ
ルールその1.
1つの物体に注目して、その物体にはたらく力を作図する。
今回は、物体Aにはたらく力をすべて作図してから、次に物体Bにはたらく力を作図しましたね。
ルールその2.
わからない力は、すべて文字で置く。
たとえ問題文に書いてなくても、
わからない力はすべて、自分で決めた文字で置きます。
よくあるのは、
N(垂直抗力)とf(摩擦力)を自分で置くパターンでしたね。
ルールその3.
物体が接していたら、『必ず』N(垂直抗力)とf(摩擦力)が存在する。
→絶対に書き込むべし!
【接点にN(垂直抗力)とf(摩擦力)があるパターン】
・物体が床と接している。
・物体が壁と接している。
・2つの物体が接している。
N(垂直抗力)とf(摩擦力)を「書き込まない」例外パターンとしては、
これだけでしたね。
これ以外では必ず、N(垂直抗力)とf(摩擦力)を「存在すると仮定して」書き込んでください。
(もし存在しないなら、N=0、f=0と求まるだけなので大丈夫です)
あと、力の方向の決め方は、
N(垂直抗力):接触面に垂直方向。
f(摩擦力):接触面に水平方向のどちらでもOK。
ルールその4.
摩擦力fの方向は、接触面の水平方向ならどっちに書いてもよし。
→計算の結果で「正しい」方向がわかるから。プラスなら同方向、マイナスなら逆方向。
f(摩擦力)がもし、実際は逆向きだったら、計算の結果がマイナスになるだけです。
計算の結果で方向がわかるので、適当に置いてOKなんでした。
では、次回は、
1.目の前で起こっている現象を「把握」する。
→力の作図をして、図に書き出す。
2。公式に当てはめて、方程式をたてる。
→力なら、運動方程式(F=ma)に当てはめるだけ。
3.方程式を計算する。
の2番、「公式に当てはめて、方程式をたてる。」を解説していきますね!
それでは、また次回。
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