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高校物理でやる等加速度直線運動ってよく考えるとおかしくないですか?


だって一定の加速度で運動する物体を考えてるのに、
ㅤㅤ
出てくるのは位置、時間、速度、加速度だけで物体が出てこないじゃないですか?

質問者からの補足コメント

  • うーん・・・

    >物体に関連する物理量です。

    物体が出てこないと言っているんです。だからおかしいんじゃない?って質問です。

    No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2020/02/02 13:31
  • ムッ

    1/2mv^2+mgh=一定 これには物体が出てきますよね。mが物体です。

    No.7の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2020/02/02 21:08
  • うれしい

    なるほど、ではこれからは教科書に載ってる等加速度直線運動の公式はs = v0t + 1/2(F/m)t^2に書き換えれば解決ですね。

    No.8の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2020/02/02 22:55

A 回答 (9件)

No.5 です。

「補足」を見ました。

>1/2mv^2+mgh=一定 これには物体が出てきますよね。mが物体です。

ええっ? そういう意味の質問ですか?
「m」は「質量」ですね。
運動を記述するときに、「働く力」と「運動の変化=加速度」を結びつけるための比例定数です。
 F = ma    ①
ですから。

「mが物体」といったときの「m」とは何だとお考えですか? そのときの「グラム」や「キログラム」って、一体何ですか?
もし「重さ」だと考えるなら、宇宙空間では「0」になります。
①式は、無重力の宇宙空間でも成立します。
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この回答へのお礼

お礼をさせて頂きます。ご回答してくださった方ありがとうございました。感謝申し上げます!

お礼日時:2020/02/02 23:00

物体というのは質量のことでしょうか?質問は、等加速度直線運動の、変位や速度の式に、質量が出てこないのはなぜかってことですか?


何の公式でしょう?

v=v0 + at
s = v0t + 1/2at^2

だとすれば、vも、sも、質量には依存しないからですね。
等加速度ということは、

F=m a

a=F/m = 一定。 つまり、一定の力がかかる運動と言うことです。力が同じ場合、質量が大きければ加速度が小さく、質量がちいさければ加速度が大きい。
つまり、公式の中での、加速度の大きさに、質量の効果が組み込まれているとも言えます。

また、重力のように、質量に応じて、かかる力も比例して大きくなる場合は、加速度は、どんな質量の物体でも一定になります。その加速度を重力加速度と言いますね。

ちなみに、

1/2mv^2+mgh=一定

は、力学的エネルギー保存の法則で、ちゃんと座標を定義して、エネルギーの出入りを考慮すれば、等加速度直線運動でも成り立ちますよ。
この回答への補足あり
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>物体が出てこないと言っているんです。

だからおかしいんじゃない?って質問です。

意味不明なんですよ。だったら、あながた言うところ、物体が出てくる・・・とは、具体的に何を意味しているのか、説明してください。
回答を見ても変わる通り、誰にもあなたの質問は伝わっていないので。
この回答への補足あり
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質問の意図がいまいち不明ですが?



位置も、時間も、速度も、加速度も、物体に関連する物理量です。

ただ、現実の物体のような大きさをもって考えると、複雑なので、大きさを持たない点として扱っているだけ。
しかし、それでも十分、物体の振る舞いを記述することができます。

物理は、自然界の仕組みを、より単純な原理で記述する試みです。
力学で言えば、古典的には、ニュートンの力学を学ぶわけですが、
それは、厳密に言えば、微分方程式で記述され、すべての状況で、厳密な解を解析的に求めることはできません。
なので、状況を単純にしたり、条件を制約して、解く。

高校物理は、その一つの形ってことです。
でも、十分実践的です。
この回答への補足あり
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高校物理では、「複雑な問題」は解けないので、簡単な「単純化した原理的な問題」について学びます。


「運動」に関しては、「質点」という「重さ(質量)」はあるが「大きさ」のない物体を対象としたものしか学びません。「大きさ」があると、「質量分布」とか、「回転運動」とか、「物体の伸び縮み、変形」とか、「空気の抵抗」や「まさつ」とか、いろいろな「その他の現象」も考えないといけなくなるので、それを切り捨てて、この世に存在しないはずの「質点」を対象に「原理、原則」を学ぶのです。(「質点の運動」を「物体の重心の運動」と考えれば、ほぼ実際の運動を近似的に表せますから)

おっしゃる通り「物体」例えば「ボール」の運動を扱おうとすると、ボールは単に「放物線」を描いて飛んでいくだけではなく、「回転」し、「弾力的に変形」し、空気抵抗で減速したり「カーブ」がかかったりします。また「野球」や「サッカー」のボールと「ラグビーボール」とでは、同じように扱うわけにはいきません。

大学に進めば、そこで履修する「力学」で、「剛体の運動」として大きさのある物体の「重心の並進運動」と「重心周りの回転運動」を学び、「回転運動」では「トルク」と呼ばれる「回転力」や、「慣性モーメント」という「回転しやすさ、しにくさ」を表すパラメータを学びます。「質点の力学」に比べると一歩深く踏み込みますが、それでも現実の「物体の運動」を正確に記述することは無理です。
なので、飛行機や自動車の車体の実際の運動を調べるには、「風洞実験」などを行って実際の形状に沿った動きや「空気抵抗」「まさつ」などを調べます。理論を使って「近似計算」するにしても、様々な「前提条件を仮定」しなければいけないので、実際にどうなのかは「実験」して確認する必要があるのです。
(「物体」が運動する上で向き合う「空気」や「水」の特性は「流体力学」という別な分野の物理学で取り扱います)

そもそも「物理」とは、この世の現象はどのように動いているのか、「神はこの世をどのように設計したのか」を解き明かすものです。それには、まず「この世の現象」があって、その背後にある「原理、しくみ、法則」といったものを先人たちが長い時間をかけて調べてきたものの集大成です。でも、いまだに全容解明には至っていません。その意味で、今ある「物理」は「仮説」ということです。
その「仮説」を一つ一つ学ぶのが「学校で教える物理」であって、力学では「質点の運動」が一番根本でかつ中心的な「しくみ、法則」なので、まずはそれを高校で教えているということなのです。
「大きさのある物体の運動」は、微分や積分といった「数学ツール」が必要になるので、高校レベルでは学びません。
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たとえば、位置といっていますが、その位置にあるものは何ですか。

実験している人ですか。ちがいますね。速度・加速度でも同じです。

肝心な言葉が省略されています。正しくいうと「物体の位置」「物体の速度」「物体にかかる加速度」になります。
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等加速度直線運動ってよく考えるとおかしくないですか?



その通り!
加速度(例えばg)の一様な空間は存在しません。
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あ~、なるほどねぇ~、そういう観点は無かったです(^^;)


でも、この単元で扱う物体は「質点」と呼ばれるものを扱います。
「質点」とは、質量を持っている点だと思って下さい。
で、物体を質点と考えると、物体の運動は数学的な点の動きと一致してしまい、
物体が、どんな”物体”かを考えなくていいんです。
高校物理では、「剛体のつりあい」を除いて、どんな物体であるかは、質量の値としてしか出てきません。
物体の大きさ・形を考えるとき、物体に力を加えて歪むとき、物体が液体・気体のときは、大学で勉強します。
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ガス(空気)や液体等の抵抗を無視すると同じ加速度になるの知ってる?


 真空の中で落下させると鉄の玉も鳥の羽も同じ速さで落ちていくんだって。だからわざわざ物体が何であるかは決める必要がないなだ。
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