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微積物理をやる上での重要事項
今回は微積物理において
頭に入れておかなければいけない
重要な考え方を解説していきます。
その①物理量は時間の関数として求める
とある時刻における物体の位置
物体の速度などが物理では問われます。
ここでは例として物体の位置を
知りたい場合を考えましょう。
とある時刻における
物体の位置
というのは
位置($x$)が時間($t$)
と共にどう変化するか
を知ることができればわかります。
例えば
$$\large x(t)=\frac{1}{2}t^{2}$$
という関係がわかれば、5秒後における物体の位置は
上式にt=5を代入してあげれば求めることができます。
このように位置という物理量を
時間の関数$x(t)$
として求める
ことが微積物理における
一つの目的になります。
そしてもちろんこれは
速度についても同様です。
その②時間の関数は運動方程式を解き、初期条件を与えることで決まる
そして肝心な
時間の関数の求め方
についてですが、これは
運動方程式
と呼ばれる
微分方程式
というものを解くことで得られます。
これについて難しい印象を
得た人もいるかもしれません。
しかしそんなことはないので
安心してください。
以下のページで微分とは何か
積分とは何かを学んでいれば
とても簡単に
微分方程式を解く
ことができるようになります。
くれぐれも名前負けしないように
気をつけてください。
微分方程式の詳しい解き方については
次の記事(ページ下)で解説しますが、
これをちゃんと解くためには
初期条件
というものが必要になります。
初期条件とは何かというと
読んで時の如く
初期、つまり$t=0$における情報
のことです。
つまり
- 最初$(t=0)$ボールは静止していた
- 最初$(t=0)$ボールは地点Aにあった
のような情報が必要になります。
詳しい説明は次の記事で行いますが
とりあえず
初期条件が必要
ということを頭に入れておいてください。
その③「向き」を大事にする
もしかすると今までは何かの量について
多いか少ないか
という尺度で判断してきたかもしれません。
右に6m/sで進んでいても
左に6m/sで進んでいても
同じこと
だと捉えていたかもしれません。
しかし物理においては
どちらの向きに
進んでいるか
ということも気にしなければいけません。
つまり、仮に
右向きを正
だとすると、右向きに6m/sは
+6m/sの速度を持つ
というように表現され、
逆に左に6m/sは
-6m/sの速度を持つ
というように符号をつけて
表現されます。
どちらを正の向きとするか
はどちらにしようと
実際に起こる現象は変わらないので
自分で自由に決められます。
例えば上の例だと
俺は左向きを
正としたい
という人は
符号を逆にすると良いです。
最初のうちは
方向も考えないといけない
ということに慣れないかもしれませんが
このことは忘れないようにしてください。
次の記事↓
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