ioio さんの書込 (2006/11/24(Fri) 15:42)

はじめまして．こんにちは．僕は中学生で，一番好きな教科は理科です．昨日，理科で等速直線運動を習いました．等速直線運動のことはわかったのですが，一般的な物体の運動について疑問に思ったことがあります．もしよければ教えてください．よろしくお願いします． どうして，物体は坂道の上から転がすと，だんだんと速度が速くなって行くのですか？ 高校生である姉に聞いた所，加速度であるとか，エネルギー保存の法則があるのはわかりましたが，どう関係があるのかがあまりよく分かりません． よろしくお願いします

カリプソ さんのレス (2006/11/24(Fri) 17:16)

こんにちは．カリプソといいます．中学生のうちからそんなところまで疑問に思い，調べているとはすごいですね． ここではうまく説明し兼ねるので解決方法の一つを綴らせてください．

＞高校生である姉に聞いた所，加速度であるとか，エネルギー保存の法則があるのはわかりましたが，どう関係があるのかがあまりよく分かりません．

力学というのは運動方程式というものがあり，それを使いこなすことができらば力学の全ての法則を導くことができます．（微分・積分という高校で習うことを必要としますが） 高校物理では，微分・積分を用いては駄目！？みたいなので高校教科書では無理くり説明している感は否めませんが，まずお姉さんの教科書を借りて読んでみてはいかがでしょうか？そして，興味が湧き，もっと学んでみたいと思えるのなら，「図解入門微積で楽しく高校物理がわかる本田原真人著」という書物をお勧め致します．著者は私の浪人時代の恩師で，力学に必要な微分積分のことから説明されています．

僕も質問してばかりの身ですので，他の方のアドバイスも参考にしてください． 頑張ってください，物理は面白いですよ♪

twister さんのレス (2006/11/24(Fri) 17:25)

ioioさん，始めまして．

「中学生なのに，自分で考え出した質問ができる」とはとても素晴らしい事だと思います．

さて，ioioさんが垂直にジャンプしたらどうなるでしょう．一度飛び上がりますが，どこかで止まってから落ちますよね．水道で，水を撒くときに，真上に水を撒いても，自分に降り注ぎますよね．

大変に簡単に言えば，宇宙に在るものはお互いに引き合います．この力を(万有[ばんゆう])引力といいます．ところが，相手が余程重たい物じゃないと万有引力は小さいのです．そこで，地表にあるもの同士の万有引力は無いのに等しいのです．

ところが，地表にあるものを地球が引き寄せる力は大きいので，地表にいる我々は，何をしても地球にむかって墜落してしまうのです．

こんな説明で判りますか？

Joh さんのレス (2006/11/24(Fri) 18:55)

ioioさん，はじめまして．

とても良い疑問だと思います．正直言えば，私もなぜ転がる玉が加速するのか分かりません．でも，世の中はそのように出来てるみたいなんです．

（加速度とかエネルギーとか，そういう難しい言葉は，観察して分かった世の中の仕組みを説明するために，後から考え付いた理屈です．でも，こういった理屈と数学を使うと，たいていのことが上手く説明できてしまいます．どうして，そんなに数学はいつでも正しいのかが，私は知りたいと思っています．）

一応，ニュートン力学という，ニュートンの説明に基づく物理学では，『力がかかると⇒スピードが増す』ということになっています．twisterさんが書いたように，坂の上では重力という力を受けますから，どんどんスピードが増すわけです．

ioioさんが勉強して，なにか分かったら私にも教えてください．

トンガリ さんのレス (2006/11/28(Tue) 18:47)

先に出てきた法則『力がかかると⇒スピードが増す』を実験する． 机の上に単一乾電池1個と，表紙の硬い本1冊を用意して下さい． 単一乾電池1個の重さは私が測ったら100グラムでした．

（１）机の上で乾電池を指で60グラムの力で２センチメートル押してみて下さい． （２）机の上で乾電池を指で60グラムの力で10センチメートル押してみて下さい． （３）机の上で乾電池を指で60グラムの力で１メートル押してみて下さい．

どうでしたか，60グラムの力は大体で良いのですが，正確には， 本を斜辺にして，高さ：底辺：斜辺＝3：4：5 の坂道に沿って， 乾電池が落ちない様に止めておく力です．

実験結果は，（１）よりも（２）の方が転がる速度が速くなり， （３）では押してる途中で速くなり過ぎて，押すのをやめたでしょう． 飛び飛びでしたが， 押す距離が長くなると，だんだんと速度が速くなって行くのが分かります．

質問の坂道を，高さ：底辺：斜辺＝3：4：5 の坂道 で考えると， 100グラムの乾電池は坂道に沿って60グラムの力で押されています． この力の原因は引力なので， 100グラムの乾電池が坂道に沿って60グラムの力で地球に引っ張られている． と考えてもかまいません．

この60グラムの力は，手を添えて乾電池を止めておく時に乾電池に働く力ですが， 手を離して乾電池が転がり落ちている時も60グラムの力が乾電池に働いています． 手を離した途端に0グラムにはなりません．ズーット60グラムの力が働いているのです． これは，実験（３）とは違って途中で押すのをやめないので，ズーット続けて押すので， だんだんとですが，どんどんと速度が速くなって行く．