神戸市西区の医療法人 ありせファミリー歯科 院長ブログ
医療法人社団ありせファミリー歯科

2022.05.03

【物理学】

【物理学】

日本では、非常にマイナーな位置を占める学問かもしれません。高校でも理系の人、その中でも限られた人だけが本格的に学ぶ科目です。

しかし、ノーベル賞には、5つの分野がありますが、物理学はそのうちの1つを占めます。
なんと、ノーベル物理学賞を受賞した日本人は11人もいます。

今回は、物理学を学び始めた人のための、物理学入門の話をします。

物理を学ぶ上で、【物体に作用する力】の概念は必要不可欠です。

物理学では、「ある物体」に対して、どのような「力を加える」とどのように変化するかを調べたり予想したりします。

その際、【「ある物体」を球体のイメージに置き換えて、その球体の中心に重心がある】ことを前提として、話が進んで行きます。


これが理解できないと、物理は全くわからなくなります。




次に大切なことは、【同じスピードで動いている物体は、静止しているのと同じ】
という考え方です。

地球上の物理現象を、地球上の人が観測する場合と、地球の外から観測するのでは、その動き方は全く違ったものになります。

地球はいつも同じスピードで回っているので、実際には新幹線よりもずっと早く動いているはずですが、地球上では私たちは、動いているという感覚はありません。


これが、同じスピードで動いている物体は、静止しているのと同じという事です。
これは、測定する物体には、「作用している力が釣り合っている」という事と全く同じ意味になります。


次に、必要な考え方は、「スピードが変化するときには、物体には力が働く」という事です。

自動車などで、急ブレーキをかけると、体が前方に投げ出される力を感じます。

これが、スピードの変化するときに起きる現象です。

このスピードの変化を、「加速度」という考え方でイメージします。


その次に必要な考え方は、私たちの生きている地球の持つ重力の事です。

地球の重力は、物体を加速させます。

【物理学】

1メートルの高さから、テニスボールをそっと手を放すと、地面につく瞬間には、結構なスピードがでているはずです。
この運動を垂直落下運動といいます。

それが、1メートルではなく、100メートルの高さなら、テニスボールが地面に着く瞬間のスピードは、さらに早くなるはずです。

ということは、地球の重力の持つエネルギーは、「物体のスピードを増加させる」という加速度を、地球上の物体に作用させていて、また地球上から離れるほど、その力は強くなるようです。

高いところから落ちるほど、地表でのスピードは上がります。


以上の法則を、数式で説明できます。

「2分の1 (にぶんのいち)mv(えむぶい)の2乗(にじょう)イコールmgh(えむじーえいち)」

【物理学】


これで、地球上の垂直落下運動のほとんどが説明できます。





(高校物理学のはじめの段階では、テニスボールが地表に触れた瞬間までしか考えないので、そのあと跳ね返って、どこかにとんでいくなどは気にしません。)

ここまでのイメージができて、やっと授業の内容や、教科書の内容の意味が理解できるようになります。

「にぶんのいちエムブイのにじょう イコール エムジーエイチ」
丸暗記です。
ただ、この数式は、非常に単純であり、なおかつ奇跡的な美しさを持っています。

この数式の美しさを感じられるだけでも、物理学を学ぶかいがあると思います。





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