運動を表現しよう~物体が「いつ」「どこに」~

力学

私たちは普段、時速4kmで歩いていると言われます。
新幹線は時速300kmで走るとかも言われます。

wikipediaより

wikipediaより

しかし、このような言い方をするためには、
きっちり時間を計り、しっかり記録し、
私たち人間や新幹線が
いつ、どこから出発し、いつ、どこに着いたのか?
を測らないとなりません。

このように物体の速度を決めるには、
時間位置を求める必要があります!!

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力学の目的

力学の目的は2つあります。

  1. 力とは何か?を知ること
  2. 物体がいつ、どこにあるかを知ること

今回は2について触れて行きたいと思います。

【特集】中秋の名月(2016年9月15日) – アストロアーツ http://www.astroarts.co.jp/special/2016moon/index-j.shtml 

なぜ、このようにスーパームーンが
2016年の11月14日にくることが予測できるのでしょうか?
(まぁ、スーパームーンは占星術なので科学と…)

あるいは、

火星に人類移住へ、自給自足のコロニー建設 マスク氏が構想 http://www.cnn.co.jp/fringe/35089652.html 

なぜ、このような計画が作られるのでしょうか??
それは力学のおかげで、ロケットがいつどこにいるのかを
計算することができるからです。

ものが刻々と動いていく…
それを知ることができるのは力学のおかげなのです!!

物理量の基礎~式をイメージ~

ここまで出てきた「物体」「いつ」「どこで」の3つキーワードが
物理を学ぶ上での重要な基礎となります。

力学の世界では、、、

物体(mass)=m[kg] 質量
いつ(time)=t[s] 時間
どこ=x [m]位置

この3つの量だけで、あらゆる事象・現象を表すことが
できてしまいます。

例 x=t2+3t+5

x=t2+3t+5

という式があったとしましょう。今適当に作った式です。

この式が物体がいつどこにいるのかを表す!!
といってもピンと来ないかと思います。。。

納得するために、ちょっとの間、
式に数字を代入していってみましょう。

%e8%a1%a8

多分、計算があっていればこのようになっていくと思います。

ここまでは数学の話です。

tは時間、xは位置を表しているんでしたね。

力学の目的はなんだったか覚えていますか??
いつどこに物体があるのか?でしたよね??

t=0のときにx=5ということは、
時間が0秒のときは物体は5mの位置にあるということです。

また、1秒後には9mの位置にいます。
2秒後には15m。3秒後には23mです。

つまり、この物体はアクセルを踏んで
スピードをぶいぶいだしているということが
はっきりとわかるのではないでしょうか??

つまり、
x=t2+3t+5は
物体がいつどこにあるのかを
予測した式なんです!!

すごくないですか?
未来を予測できるんですよ!!

このイメージがあれば、
物理の式は数式ではない
動きのあるものとして見れるかと思います。

様子を妄想することが物理では大切です。

参考文献

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