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物理初心者にもわかるように説明していただけないでしょうか?フックの法則や作用反作用の法則は理解しているつもりだったのですが。 下のリンクに問題を載せておきます

http://imgur.com/diYBqt7.jpg

A 回答 (3件)

まず、作用・反作用の法則で気をつけなければならない事は、


「作用」と「反作用」は別々の物体に働くと言うことです(^^)
上の図(ばねの左端が壁に取り付けてある図)では、ばねの左端は壁を右向きに引っ張っています・・・つまり、これは、「壁」が受けている力です。
この力の「反作用」は、壁が「ばね」を左向きに引っ張る力ですね(^^)・・・「ばね」が受けている力です。
ここまで確認して、じゃあ、どうして、ばねは動き出さないのでしょう?
それは、ばねにぶら下がっているおもりがばねに及ぼす力(右向き)と、壁がばねに及ぼす力(左向き)がつり合っているからですね(^^)
つまり、言い換えると、おもりがばねを引く力と壁がばねに及ぼす力は、大きさが同じで向きが反対って事ですね(^^)
・・・ここで、混乱しないでくださいね、この2力は作用・反作用の関係にはありませんね。

じゃあ、今度は、ばねの両端に同じおもりをつるした場合です。
何故ばねは動き出さないのでしょう?
それは当然、右側についているおもりがばねに及ぼす力と左側についているおもりがばねに及ぼす力がつり合っているからですね(^^)

ここまで確認して、まとめてみます(^^)
(上の図の右側についているおもりがばねに及ぼす力)=(下の図の右側についているおもりがばねに及ぼす力)
これは、当たり前ですね。
じゃあ、上の図でも下の図でも、ばねは静止したままですから、
(上の図の壁がばねに及ぼす力)=(下の図の左側についているおもりがばねに及ぼす力)
・・・この力は、右側についているおもりがばねに及ぼす力と同じ大きさで向きは反対のはずですね(^^)

つまり、上の図と下の図では、一見状態が違うように見えるのですが、
力の関係だけ見ると、実は同じ状態なんですね(◎◎!)

ここまで分かってしまったら、上の図のばねと下の図のばねの伸びは同じになる事が理解できるのではないでしょか?

参考になれば幸いです(^^v)
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問題の上の図でも、ばねを右方向に横に伸ばして、おもりをぶら下げる代わりに壁に取り付けたフックに引っかければ、「手で伸ばす力」「おもりをぶら下げた力」と同じものが「壁が引っぱる力」になることは分かりますか? 壁やフックが弱ければ、フックが壁から抜けたりフックが壊れたりします。

それだけの力がかかっているということです。

問題の上の図の「A」(左側)でも、同じ力がかかっているのです。
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壁にを手で押すと壁が手を押し返す。


鉛筆で字を書くとき鉛筆と手、鉛筆と地面(地面に書いてるとすると)に作用反作用が働きますね。
走る、または歩いているとき地面をけっていますよね。そうすると、その力が跳ね返ってくるので前に進むわけです、これも作用反作用です。
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Q作用反作用とつりあいの違い

作用反作用とつりあいの違いは簡単に言えばどうですか

Aベストアンサー

バネを両手で左右に引っ張るときをイメージしてみてください。
ここで片方の手に注目。手がバネを伸ばそうと引っ張れば、バネは縮もうと手を逆に引っ張りますよね。
このとき手がバネを引っ張る力と、バネが手を引っ張っている力は同じです。
これが作用・反作用。
今度はバネに注目。右手と左手が互いに同じ強さで引っ張っていれば、バネは伸びますが位置は変わりません(動かない)。
これは右手がバネを右に動かそうとする力と左手がバネを左に動かそうとする力がつりあいの状態にあるからです。
もし右手が強く引っ張ったならば、つりあいの状態ではなくなりバネは右へと動き出します。

Qばねの伸び…

めちゃくちゃ基本的な質問です。テストがまじかにせまっているのにもかかわらず、週末になってしまって聞けるひとが回りにいないので質問します。
今年の春から物理をはじめたんですが、今「力」のところで、ばねののびのところをやっています。
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とりあえず、この伸びが一緒になるわけが分かりません。学校では、壁の作用反作用などといっていたのですが…「この力はこれとつりあうから」などと説明していただけるとありがたいです!もちろん普通に答えてもらってもかまいません。よろしくおねがいします!!

Aベストアンサー

片方のばねのはしっこを基準に考えましょう。

壁の場合も、おもりの場合も、
片側を固定されて、もう片方に引っ張られているのと同じです。


http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/chikara5.html

参考URL:http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/bane.html

Q1GB(ギガバイト)って、何g(グラム)の重さですか?

こんにちは。
1GBは、何グラムでしょうか?
GBがデータの単位で、グラムが重さの単位であることはもちろん理解している上での質問でございます。

パソコンで作った1GBのデータは、Wifiに乗せて他の家のサーバーやパソコンやスマホに運べるということは、確かに物体として存在するわけで、どのくらいのデータ量(GB)が集まったら、やっと1gになるのでしょうか?
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
例えば、T=300(K) (27℃)だとすると、1GB 記憶するには、
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29
8.58346389 × 10^-20 ジュールのエネルギーが必要です。
さらに、有名な E=MC^2 を使えば、これは、
9.55039158 × 10^-37 キログラムに相当します。
https://www.google.co.jp/search?q=%28Boltzmann+constant%29%2a%28300+kelvin%29%2aln%281e9%29%2f%28c%5e2%29

有名な「マクスウェルの悪魔」に関連して、「シラードのエンジン」という話があります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94#.E3.82.B7.E3.83.A9.E3.83.BC.E3.83.89.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.83.B3.E3.82.B8.E3.83.B3

簡単に結果を述べれば、もし、熱力学の第二法則が正しい(第二種の永久機関が作れない)とするなら、
温度Tの環境で、1bitのデータを記憶するには、最低でも、k*T*log(2) のエネルギーが必要です。
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Q【ガリレオ】の 湯川学て。 物理学者だけど 工学やってるのは 何故??

【ガリレオ】の 湯川学て。
物理学者だけど 工学やってるのは 何故??

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作者が文系なので、理工系なら何でもいいや、と並べたからです。

Qニュートンのような近代の物理学者は 物理法則が根本的に対称的であることを純粋に信じていた、 というイ

ニュートンのような近代の物理学者は
物理法則が根本的に対称的であることを純粋に信じていた、
というイメージがあるのですが、

だとしたら、現に身の回りの物質の位置が全然対称的でないことをどのように理解していたのでしょうか?

Aベストアンサー

対象の意味がわかっていませんね。物理の思想を、日常の感覚で置き換えて質問しても無意味です。

Q【サイエンス】を 見る限り 変人=物理学者がいる。 物理学者は 数字で あらゆる 物質を 徹底的に探

【サイエンス】を 見る限り
変人=物理学者がいる。
物理学者は 数字で あらゆる 物質を 徹底的に探求する。
天文学者でさへ 【宇宙の果て】でさへ 解明していない。
物理学者は物質は 全て 【素粒子】で 出来ていると解明。

なら
本題 【麻原彰晃】が 宙に 浮いて見せた。

オウム信者は 彼の 何に 共鳴して 周りの 科学者や医者は 無能なの??

物理学者や天文学者からみたら 宙に 浮くとか 宇宙人やUFOが いても 何でもありのようにしか 感じないけど。

【宇宙の果て 】 【素粒子】から みたら。

Aベストアンサー

人間もまだその程度ということですよ。

Q高校物理、位置、速度、加速度の関係式の導出

現在、苑田先生から物理を教わっています。
1次元運動(位置をx、速度をv、加速度をaとおく)において微少量の関係
dx=vdt① ,dv=adt,vdv=adx⇔d(1/2v^2)=adxについて、それぞれ、両辺に時刻t0からt1への時間変化量を考える(積分する)と、
x1-x0=∫(t=t0→t=t1)vdt 、v1-v0=∫(t=t0→t1)adt、(v1^2)/2-(v0^2)/2=∫(x=x0→x1)adx
それぞれについてたとえば、①では、数学的には両辺に同じインテグラルをかけると∫(t=t0→t=t1)dx=∫t=t0→t=t1)vdt であり、
∫(t=t0→t=t1)dx=∫(x=x0→x1)dx=x1-x0という積分区間の変換を踏んでいると思ってよいですか?(そうすると、単調減少、増加の場合しか変換がうまくいかないようにも思えますが)
また、左辺というのは、dxの時刻t0からt1への変化量であり、それは、それぞれ対応する位置をx0、x1とおくならば、x1-x0となるというように考えても良いですか?

Aベストアンサー

No3です(^^)
「積分区間の変換」というものではありません。
t=t0 のとき x=x0 であり t=t1 のとき x=x1 だからそうするまでのことです。
ですから、単調減少、単調増加とは関係ありません。
例えば、不定積分から定積分に移行してみましょう。
dx=v(t)dt ・・・vを時間の関数としてv(t)としました。
不定積分して、
x(t)=∫v(t)dt + C =V(t) + C・・・C:積分定数 またxは時間の関数になるはずですのでx(t)としました。またV(t)はv(t)の原始関数です。
すると、t=t0 のとき x=x0 の条件があるから x(t0)=x0
x(t0)=V(t0) + C   ∴C=x(t0)-V(t0)=x0-V(t0)
t=t1 のとき x=x1 だからx(t1)=x1
x(t1)=V(t1) + C = V(t1) + x(t0) -V(t0) → x1=V(t1) + x0 -V(t0)
したがって、
x(t1) - x(t0) = V(t1) -V(t0) → x1-x0=V(t1) -V(t0)
これを両辺、積分(定積分)の形に戻すと
∫(x=x0 → x=x1)dx = ∫(t=t0 → t=t1) vdt
となります。
もちろん、∫v(t)dt のv(t)に単調減少、単調増加などという条件はありませんね(^^)

No3です(^^)
「積分区間の変換」というものではありません。
t=t0 のとき x=x0 であり t=t1 のとき x=x1 だからそうするまでのことです。
ですから、単調減少、単調増加とは関係ありません。
例えば、不定積分から定積分に移行してみましょう。
dx=v(t)dt ・・・vを時間の関数としてv(t)としました。
不定積分して、
x(t)=∫v(t)dt + C =V(t) + C・・・C:積分定数 またxは時間の関数になるはずですのでx(t)としました。またV(t)はv(t)の原始関数です。
すると、t=t0 のとき x=x0 の条件があるから x(t0...続きを読む

Q画像の高校物理の問題について疑問があるので教えてください。

おもりBの速さを求めよという問題なのですが、私はおもりBのみの力学的エネルギー保存の式(mgR=1/2*mv^2)を立てて解けるのかなと思ったのですが、解答ではおもりA,Bと棒を一体とした力学的エネルギー保存則の式を立てて解いています。
質問としては、どうしておもりBだけの力学的エネルギー保存則の式はだめで、おもりA,Bと棒を一体とした力学的エネルギー保存則の式を立てなければならないのでしょうか?
よろしくお願いします。

以下問題のリンクです。
http://i.imgur.com/1u9ZikY.jpg

Aベストアンサー

力学的エネルギー保存則が成立する条件は、
保存力以外の力が仕事をしない
言い換えると、
保存力以外の力のする仕事の和が0
のときです(^^)
保存力の種類は少なくて、高校物理では
重力、弾性力、静電気力
の3つだけ憶えていれば十分でしょう(^^)

では、この問題で、おもりA、Bに働く保存力でない力はというと、
棒がおもりを中心方向に引っ張る張力
おもりの円運動の接線方向に働くおもりと棒の間の摩擦力(分かりやすく、「摩擦力」と表現しました)
ですね(^^)
「棒がおもりを中心方向に引っ張る張力」
ですが、この力は、力の向きとおもりの運動方向が90°をなすので、仕事を計算すると0になります(仕事の定義式から確認してみて下さい)。
問題なのは「おもりの円運動の接線方向に働くおもりと棒の間の摩擦力」なのですが、実は、この力は仕事をしてしまいます(◎◎!)
ここで、少し込み入った話になります(^^;)
Aが棒から受ける摩擦力とBが棒から受ける摩擦力は大きさが等しくて向きが同じになります。
ここで混乱しないで下さいね(^^A)
最初、Bは下向きに運動するので、摩擦力は上向き
それに対して、Aを上向きに運動させる力は、Aと棒の間に働く摩擦力ですから上向き・・・ってなります。
整理すると、Aに働く摩擦力は回転方向、Bに働く摩擦力は回転と逆向き、って事です(^^)
さて、問題なのは、Aに働く摩擦力の大きさとBに働く摩擦力の大きさです。
これは、高校物理の範囲を超えてしまうので、「あ~、そうなのぉ~」程度に見て下さい(^^;)
問題では、棒は「自由に回転できる軽くてまっすぐな棒」ってなっています。
この条件から、Aに働く摩擦力の大きさとBに働く摩擦力の大きさは等しい事が言えてしまいます。
・・・これを示すのは、高校物理の範囲を超えますので、割愛しますね(^^A)

そうすると、
Aに働く摩擦力・・・回転方向
Bに働く摩擦力・・・回転と逆向き
で、
Aに働く摩擦力とBに働く摩擦力は同じ大きさですから、Aに働く摩擦力のする仕事をWとすると、
Bに働く摩擦力のする仕事は、-Wと書けてしまいます。

摩擦力が仕事をするので、Aだけ、Bだけでは力学的エネルギー保存則は成立しないのですが、
(Aに働く摩擦力のする仕事)+(Bに働く摩擦力のする仕事)= W-W=0
となり、AとBを一つと考えて扱うと摩擦力の仕事は合計0になるんですね(^^)
つまり、AとBを一つと考えると、力学的エネルギー保存則が成り立つ事になります。

簡単にまとめると、Aだけ、Bだけでは摩擦力という保存力以外の仕事が0にならないから、
だから力学的エネルギー保存則をAだけ、Bだけで適用することはできないって事です。

長くなりましたが、参考になれば幸いです(^^v)

力学的エネルギー保存則が成立する条件は、
保存力以外の力が仕事をしない
言い換えると、
保存力以外の力のする仕事の和が0
のときです(^^)
保存力の種類は少なくて、高校物理では
重力、弾性力、静電気力
の3つだけ憶えていれば十分でしょう(^^)

では、この問題で、おもりA、Bに働く保存力でない力はというと、
棒がおもりを中心方向に引っ張る張力
おもりの円運動の接線方向に働くおもりと棒の間の摩擦力(分かりやすく、「摩擦力」と表現しました)
ですね(^^)
「棒がおもりを中心方向に引っ張る張力」
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Qレーザー核融合

日経サイエンス 2010年6月号に「核融合炉は本当に可能か?」というタイトルで以下の記事が載っています。
この核融合はどうなったのでしょうか?


世界最大・最強のレーザー装置,米国立点火施設(NIF)の192本のレーザービームがコショウ粒ほどの燃料ペレットにエネルギーを集中する日が,1~2年内にやってくる。
これらレーザーのエネルギーはすさまじい力でペレットを押しつぶし,内部の水素同位体に核融合を起こしてエネルギーを放出させる。


http://www.nikkei-science.com/page/magazine/1006/201006_102.html

Aベストアンサー

詳しいことは知りませんが、実験室レベルで「コショウ粒ほどの燃料ペレット」で核融合を一瞬起こすことはできていると思います。

課題は、
(1)それを安定して持続すること。
(2)外部にエネルギーを取り出せる規模で核融合を起こすこと。
(3)それを安定して閉じ込めておくこと。(核融合のエネルギーに打ち勝って)
などだと思います。

どんな技術でも、「原理レベル」「実験室レベル」「実用レベル」「産業レベル」の間には、相当大きなギャップがありますから。

Q不確定性原理の解説に測定限界という概念が必ず出てくる理由を教えてください。

不確定性原理の解説を読むとほとんど測定対象に光子をぶつける例えがでてきます。 しかし本来の不確定性原理とは、ハイゼンベルクが1927年に導出したxΔP≧h/2の解釈であり、量子の「存在位置Δx」を精細に特定すると運動量ΔPの分布範囲が広くなり、逆に「運動量ΔP」を精細に特定すると量子の位置Δxの存在分布が広くなるという(上記数式に関する素直過ぎる)解釈のはずです。 ここには(測定のために光子をぶつけるといった)測定概念など存在しません。 ほとんどの解説書に上記「測定限界」の概念がでてくるのは、ハイゼンベルクが不確定性原理(解釈)についてパウリに送った書簡、その後彼がボーアをはじめとするコペンハーゲン重鎮に対する説明が元になっていると想像できます。
疑問1:光子をぶつければ測定対象の位置がずれるのは当たり前。 こんな概念は数式の解釈とは何の関係もないでしょう? ハイゼンベルクは何故、こんな「とんちんかん」な書簡をパウリに送ったのでしょうか?
疑問2:天才パウリは何故こんな「とんちんかん」な書簡の中身から、「単一」量子に関する確率解釈という突飛な概念を理解できたのでしょう?
疑問3:こんな「確率解釈」しなければならない奇妙な状況におかれたら、普通ならば理論の前提(ドブロイ)を疑うのが当然でしょう? 1927年当時、左記解釈を裏付けるような実験的検証があったという話を知りません(有名な「二重スリット実験」は1961年です)。 実験的な裏づけが皆無な状況で、こんな奇天烈な解釈がまかり通るようになったのはどうしてなのでしょうか?
疑問4:未だに、不確定性原理の解説に光子をぶつける概念を用いるのは何故でしょう。 論点のすり替えではないのですか?

量子論に関する歴史を中心に片っ端から調査したのですが、いまだ納得できません。 上記疑問には、当方理解不足、誤解があると思われます。 ご専門の方、是非ご指摘とご指導をお願いいたします。

不確定性原理の解説を読むとほとんど測定対象に光子をぶつける例えがでてきます。 しかし本来の不確定性原理とは、ハイゼンベルクが1927年に導出したxΔP≧h/2の解釈であり、量子の「存在位置Δx」を精細に特定すると運動量ΔPの分布範囲が広くなり、逆に「運動量ΔP」を精細に特定すると量子の位置Δxの存在分布が広くなるという(上記数式に関する素直過ぎる)解釈のはずです。 ここには(測定のために光子をぶつけるといった)測定概念など存在しません。 ほとんどの解説書に上記「測定限界」の概念がでてくるの...続きを読む

Aベストアンサー

まず、観測にかけるという事抜きには不確定性を述べることはできません。
もちろん、不確定性原理は観測とは関係ない理論的な所から出てくるわけですが、
実際に観測するからこそ、重要な内容を含んでいると言うことですね(^^)
だからこそ、ハイゼンベルクは実際の観測を想定して、理論の正当性を述べる必要があったと言うことです。
「光子をぶつければ測定対象の位置がずれるのは当たり前」とありますが、
これは、位置が決まっていると考えていますよ。
もちろん量子論に従って、光子もぶつける対象(粒子など)も波動性をもっており、実験前に位置を確定させることはできません。
「位置がずれる」事が問題なのでは無く、光子と粒子が衝突する位置が確定できない事が問題なのです。
あとは、有名な話でもありますし、ハイゼンベルクがここから運動量の不確定性をどう考えて、
どのように自分の理論の正当性を述べたかを振り返ってみてはいかがでしょうか(^^)

参考になれば幸いです(^^v)


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