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 楽しい《たとえ話》で直感的に分かる物理の考え方  マガジンID:00533
開講わずか2年で、東大、京大、医大の合格者を輩出する驚異の「物理ネット予備校」。その講師(「微積で楽しく高校物理がわかる本」著者)が、物理初心者でも楽しめるように、たとえ話で物理を熱く語る人気メルマガ!

最終発行日:2007年11月30日 総発行回数:9回
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 《たとえ話》で分かる物理116号◆どっちが動いているの?(2)
  発行日時:2007年11月16日 マガジンNo.2007111618512800533
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       楽しい《たとえ話》で直感的に分かる物理の考え方
                2007/16/ 116号 3606部
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物理の学習法なら→ http://webkouza.com 

こんにちは。
田原です。

115号で、たとえ話「どっちが動いているの?」を書きました。

読者の方から、「物理的に誤解を招く表現なのでは?」というメールをいただき
ました。

「正解を教えるのではなく、一緒に自分で考える素材を提供する」ということに
挑戦してみたのですが、自分の意図に対する説明も不十分で、ただ単に、
間違いを含む内容を書いたということになってしまったようです。

今回のメルマガで、どのあたりに問題があったのか、どう考えたらよいのか
ということを、一緒に考えていただけるとうれしいです。


◆お知らせ


(1)「難関大・徹底対策講座」について

 講座のタイトルがなかなか決まらなかったのですが、ようやく決めました。

 「難関大・徹底対策講座」です。

 難関大合格へのボーダーラインにいる受験生に向けて、

    得点を取るための技術と戦略
    ~~~~~~~~~~~~~

 を授けて、合格へ向けて、強力にサポートする講座です。

 実力十分で、いつもA判定!余裕で合格!という人には必要ありません。

 合否のボーダーラインにいる人が対象です。



 この講座で説明しているようなことを身につけると、
 
   →→→→→ 今のままの実力でも、得点力がアップします。



 ひたすら問題集で実力を蓄えてきた人は、その実力を発揮する方法を
 知るだけで、大きく得点力が伸びます。

 独学で学んでいると、問題を解く力は伸ばせても、こういった技術や
 戦略を身につけるのは難しいです。

 この講座で、合格へ向けて大きく一歩、前進してください。

 
 ■難関大・徹底対策講座
 
 内容:難関大物理を攻略するための技術と戦略を伝えます。
 
[1]入試問題3問を75分で解き、解答を作る。
 [2]PCレター講義(解説編1)(60分)を受ける。
 [3]解説を参考に、記述式の解答を仕上げる。(満点の答案を作る)
 [4]PCレター講義(戦略・技術編)(60分)を受ける。
    ●完全記述式の解答で、ここが減点される!これは省略できる!
    ●論述問題の採点基準は、こうなっている!だから、こう書け!
    ●制限時間内で最大の得点を取る為に、「解かない問題」を見抜け!
    ●「示せ問題」を見たら、こう考えろ!
    ●典型的な難易度傾斜のつき方を知れば、合格ラインが見えてくる。
    ●答を書いたら、1分で「物理的妥当性」をチェックせよ!そのやり方は?
 [5]学んだことをふまえて、入試問題1問を25分で解く。
[6]論述問題の解答を入力フォームから送る→採点して返却します。
 [7]PCレター講義(解説編2)(20分)を受ける。
 
 発売日 11月20日
価格  12,600円(税込)


(2)物理Web講座ネットのシステムをバージョンアップします。

 物理ネット予備校のSNSである「物理Web講座ネット」を11月30日から
 リニューアルオープンします。

 それに先立って、SNSのシステムをバージョンアップすることにしました。
 新しいシステムは、今までよりもデザインもきれいで、機能もアップしています。

 11月21日の夜に移行作業を行い、22日夜までに作業を終了します。
 移行期間中は、SNSを使用できなくなりますので、ご了承ください。。

 新しいバージョンは、なかなか快適です。
 携帯からもアクセスしやすくなりますよ。

 

(3)物理Web講座ネットを改名します。

 物理Web講座ネット(SNS)を、11月30日から新しく生まれ変わります。

 新しい名前は、



         phys-com(フィズコム)



 みなさんに、この名前が定着してくれるとうれしいです。
 
 11月30日からは、リニューアルオープン企画を3日間行います。

 この期間に掲示板に書き込んでくださったコメントから、抽選で10個を選び、
 そのコメントを書いてくださった方へ図書カードをプレゼントします。

 たくさんコメントを書いてくださるほど、当選確率が上がりますので、
 SNSに入ったことがない、コメントを書いたことがないという方、
 この機会にぜひ、挑戦してみてくださいね。

 
SNSに入りたい人は、メルマガの返信で「SNSに入りたい」と書いて、
 メールしてください。
 
 招待状を送ります。

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■どっちが動いているの?(2)
───────────────────────────────────────

115号では、「慣性の法則」をテーマにしました。

慣性の法則とは、

 力のはたらいていない物体の運動は、静止、または、等速直線運動である。

というものです。


ここで、素朴な疑問が生じます。

「誰から見て静止なんだろう?」



この疑問に対して、身近な問題を題材にして、自分の頭で考えてみませんか?

正解を得るを焦らずに、一度、自分であれやこれやと考えてみてください。

出来上がった科目としての「物理」を学ぶのではなく、
「物理する」という行為をしてみませんか?


というわけで、その題材を提供したかったのですが、説明不足で誤解を招き、
すみませんでした。

まずは、115号掲載のたとえ話から、どこに問題があるのか、いっしょに
考えてみましょう。

-------------------- どっちが動いているの? ---------------------------


寝台特急「地球号」に乗っていた何太郎君は、後ろに流れていく景色を見て、
ふと思って、友達の勘太郎君に言いました。

「もしかして、僕たちが止まっていて、周りが後ろに動いているんじゃないか」

勘:いいじゃないか。そのときは、目的地が向こうから来てくれるだけだろ。
  どっちにしろ着くのだから困らないよ。

  相対的な問題だから、こっちから見れば向こうが動いている。
  向こうから見れば、こっちが動いている。

何:でも、全く同じなのかな?
  僕たちが進んでいるのと、目的地がこっちに来ているのと。

勘:慣性の法則で考えればいいんじゃないか。
  力がはたらいていない物体は等速直線運動をするんだよね。

  目的地に着くときは、どっちかが止まるんだから、そのとき減速したほうが
  動いていたんだよ。

何:もし、僕たちが動いていたとしたら、電車が減速しても、僕たちは、
  進み続けようとするから、前へよろけるというわけか。

勘:地面の方が動いていたとしたら、地面のほうが減速するので、
  地面に立っている人がみんなよろけるのさ。
  それで分かるよ。

何:でも、もしだよ。
  僕たちがこの地球号で生まれ育っているとするよ。
  そして、目的地に着く前に僕たちの寿命は尽きてしまうとするよ。
  地球号には、一定の強さでブレーキが踏まれているとするとどうだろう?

勘:どちらかが加速度運動をしているということは、景色が等速で動いて
  いないから分かるんだね。

何:でも、、一定の強さでブレーキが踏まれているから、よろけることもない。。

勘:つまり、どっちが減速しているかは分からないんだね。


結論が出なくなってしまったので、2人とも寝ることにした。

「明日になって、目的地に着けば、どっちが動いているのかわかるね。」



朝になりました。

二人が目を覚ましたときには、すでに地球号は目的地に着いて止まっていました。


------------------- たとえ話はここまで ---------------------------------

メールでいただいた問題点は次のようなものでした。


> 目的地に着くときは、どっちかが止まるんだから、そのとき減速したほうが
> 動いていたんだよ。

 減速とは、最初から大地を基準にした座標系からの記述なのではないか。
「減速」なのか「加速」なのかは座標系を決めないかぎり決まらないのではないか。


(田原)問題設定があいまいでした。

 一方の質量が一方に比べて十分に大きく、質量の大きいほうの物体は、
 近似的に等速直線運動をしていると見なせるとします。

 つまり、その物体に固定した座標系は、慣性系と見なせるものとします。

 問題設定を、

 「地球」と「電車」のどちらかが一方の質量が、他の一方に比べて十分に
 大きく、どちらか一方に固定した座標系は慣性系と見なせる。

 ということにします。

> 目的地に着くときは、どっちかが止まるんだから、そのとき減速したほうが
> 動いていたんだよ。

加速度が加わった方が「運動していて停止する側」と規定できるのか?

 (例)時速100キロで近づいてくる大地にたいして、ある時点でスタートして
  逃げるようにスタートして加速し始めて相対速度が0になったとき、ちょうど
  駅がやってきていたとすれば運動の記述としてはOKになってしまいうのでは?


(田原)確かに、座標系に対してある制限を与えなければ、(例)のような
 ことも可能になってしまいますね。

 座標系を「地球」「電車」のどちらかに固定するという制限を与えて、
 「減速」=相対速度が減少する というように意味を制限すればよいでしょうか。


> 勘:つまり、どっちが減速しているかは分からないんだね。

減速=加速度運動している方は非慣性系になるわけですから、どちらが減速して
 いるかどうか分かるのでは?

 (田原)これをもうちょっと考えてみたいです。

 電車が等加速度運動をしているとします。電車の中にいる人にとっては、
 進行方向へ一定の慣性力を感じるとします。

 天井のつり革は、一定の角度で前方に傾いて静止していることでしょう。

 このとき、電車に乗っている人が次のように考えたとします。

 (1)電車が加速度運動をしている。
 (2)電車の床が傾いている。

 この2つを区別するにはどうしたらよいでしょうか?




今回は、とても興味深く、生産的なご意見をいただきました。
たとえ話といえども、設定を、もっとちゃんとしなくてはと思いました。

よい機会ですから、座標系について、掘り下げて考えたいと思います。
みなさんも、よろしければ「自分はこう考える」というメールを送ってください。

素朴な疑問、自由なご意見、お待ちしています。

面白い意見には、匿名またはハンドル名で引用させてくださいね。

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■編集後記
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センター物理チェックリストというものを、今度、作ります。
無料で公開しますのでお楽しみに。

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