大学編入の勉強をしているものです。力学なのですが、保存則(エネルギー、運動量、角運動量)にとてもつまずいています。
とても抽象的で申し訳ないのですが、
みなさんが力学の問題を解く上でのプロセスを教えてください。
(1)まず運動方程式か保存則(エネルギー、運動量、角運動量)を使うかの判断の方法。
(2)保存則を使おうと思うときはエネルギー、運動量、角運動量のそれぞれ成立するかは、どのように調べていけばいいのでしょうか?
力学的エネルギーの法則は、摩擦力などがなく保存力のみなら成り立つとのことなので考えやすいのですが、
運動量、角運動量の場合は、解答を見ると「保存する」とある際も、どうしても「重力があるなら外力あるじゃん」と思ってしまいます。
(3)重力が作用しているときでも、重力は外力にはならないのでしょうか?
水平方向、鉛直方向で考えればよいのでしょうか?
長くなりましたがよろしくお願いします。
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
(1)まず運動方程式か保存則(エネルギー、運動量、角運動量)を使うかの判断の方法。
運動のプロセスのすべては,運動方程式という微分方程式を積分することで得られるわけですが,それぞれの保存則は運動方程式のいわば「はんぱ」な積分の結果です。ですから,たとえば途中経過はともかく,ある特徴的な時点における位置や速さなどの結果だけを知れば良いというのであれば,保存則を用いるのが便利なのです。
(2)保存則を使おうと思うときはエネルギー、運動量、角運動量のそれぞれ成立するかは、どのように調べていけばいいのでしょうか?
(3)重力が作用しているときでも、重力は外力にはならないのでしょうか?
力学的エネルギー保存の適用範囲は,おっしゃるとおり。運動量保存にせよ,角運動量保存にせよ,外力が作用していても外力どうしでつりあっていることが保証されていればいいわけですね。また,角運動量保存は実質的に中心力のみを受けていれば成立します。
いずれにせよ,運動方程式と各保存則との関係をしっかり学ばれるのがよいと思います。保存則は運動方程式から導出されるものであり,法則として独立したものではありません。ですから,運動方程式から保存則を導出する理論的なプロセスをしっかり理解されると,保存則の適用範囲とその限界が見えてきます。
No.2
- 回答日時:
(3)のみ。
重力は水平方向の運動には影響を及ぼさないので、水平方向のみを考えるときには考慮する必要がありません。
また、衝突前後の運動量の変化を見る場合などは、重力がかかるのは衝突中の一瞬だけなので、通常これを無視します。
この回答への補足
ありがとうございます。
衝突の際の重力の扱いはよく分かりました。
それで質問するきっかけとなった問題なのですが、
水平面内で回転できる円盤の縁を、昆虫が一周するという問題では、
内力のみが働き角運動量が保存されるとあるのですがなぜでしょうか?
内力とは何をさしているのでしょうか?
またなぜ外力は働かないのでしょうか?
先ほどの通り、水平方向の運動だから?垂直抗力と重力は釣り合っているから?でも摩擦力はどうするの?
と疑問だらけです。
新しく質問した方がいいのか迷いましたが、補足にしては長すぎるのですが補足とさせていただきました。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 物理学 系の力学的エネルギー保存について 2 2022/06/09 22:14
- 物理学 物理基礎で、力学的エネルギーと動摩擦力のことを習ったのですが、 あらい斜面の下から物体を滑り上がらせ 2 2022/09/11 10:12
- 物理学 運動方程式が成り立っている時 ある質量を持った物体にある力が加えられていて、加速度を持って運動をして 2 2023/06/02 19:43
- 哲学 脳内ニュートン力学の詩 2 2023/04/23 16:13
- 物理学 写真の問題についてですが、図のQ以降は台が水平だから、小物体と台の運動は水平方向だから、水平成分の外 1 2023/06/23 21:35
- 物理学 高校物理 二次元の衝突 画像の問題の解答では、静止系での球2の速度v2を -運動エネルギー保存 -運 3 2022/11/12 00:34
- 物理学 力学的エネルギー保存則について 4 2023/06/06 14:02
- 物理学 鉛直面内の円運動において、力の釣り合いの式を任意の方向に立てられないのは何故ですか?参考書には、半径 2 2022/12/26 21:27
- 物理学 万有引力と重力の位置エネルギーについて 例えば、地球の表面から真上に質量mの球を初速v₀で投げた時の 7 2022/04/18 23:15
- 物理学 物理 1 2022/07/31 21:32
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
-
大統一を飛び越して量子重力を...
-
ブラックホールワープ
-
ヤマトタケル零のギミック予想...
-
赤いブラックホール
-
重力が強ければ空間は縮むんで...
-
プランクエネルギーが実現でき...
-
スカイダイビングしている時は...
-
重力による時空の歪み
-
相対性理論が正しい根拠について
-
重力って観測不能量にはいらな...
-
ジェットコースター乗ると、何...
-
重力が伝わる速さは光の速さと...
-
タイムマシンについてです。 も...
-
無限に広い板の重力は?
-
重力と電磁場の関係を研究でき...
-
重力(万有引力)はなぜ生じる...
-
相対論の光速度不変の定義について
-
力は4種類(重力、電磁力、弱...
-
重力による時間の遅れ 一般相対...
-
質量ゼロの光が重力の影響を受...
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
赤いブラックホール
-
ブラックホールを解明した
-
ブラックホールワープ
-
大統一を飛び越して量子重力を...
-
ジェットコースター乗ると、何...
-
ヤマトタケル零のギミック予想...
-
アインシュタインの一般相対性...
-
重力による時間の遅れがわからない
-
一般相対性理論の次元
-
なぜ物質の存在で時空がゆがむ...
-
重力が伝わる速さは光の速さと...
-
重力(万有引力)はなぜ生じる...
-
相対性理論が正しい根拠について
-
量子力学と相対論の相性の悪さ...
-
過去に戻るのは何故未来へ進む...
-
スカイダイビングしている時は...
-
☆重力と重力波の違いは?
-
光は重力で曲げられるのか?
-
重力による時空の歪み
-
重力とは逆の空間の歪み?
おすすめ情報