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たった6つのSTEPで力学を完全に制する、力の描き方徹底マニュアル

んにちは、まるくんです!

 

 

 

今回は、物理の力学における

『正しい力の描き方 』

 についてお伝えします。

 

 

 

いきなりですが、力学って

物理の分野の中で簡単だと思いますか?

それとも難しいと思いますか?

 

 

 

「最初に習うくらいだから簡単?」

 

「公式そのまま使う奴は解けるけどなぁ」

 

「そもそも物理は全部難しいよ!」

 

 

 

など、様々な声があるでしょう。

 

 

 

個人的な意見ですが、

 

 

力学は物理の中で

最も難しい分野です。

 

 

 

なぜなら、色んな分野と組み合わせたり

状況を複雑にすることで

いくらでも難問を生み出せるからです。

 

 

 

逆に波動や電磁気なんかは、

問題がワンパターンなので

 

 

ただ解きまくっていても

ある程度は点が取れます。

 

 

 

一方で力学は、

極めて本質的な理解が求められる

科目であると言えます。

 

 

 

力の図示が全てである

 

 

 

力学を解くにあたって

何に気をつければ良いのか?

 

 

 

全ての問題に共通した

絶対の解き方が存在します。

 

 

 

それは、

力を図示すること

です。

 

 

 

例えば、

 

運動方程式立てたのに

 摩擦力の存在忘れてたよ!」

 

「力のつり合いで解くのはわかるけど、

 この力の向きってどっちだ?」

 

なんて悩むことがありますよね?

 

 

 

このようなことが起きる原因は、

シンプルに力をイメージできていないからです。

 

 

 

図の中に力を正しく図示できれば、

視覚的にイメージできるので、

 

 

一切迷いなく、息をするように

平然と力学を解き進めることができます。

 

 

 

では、どうやって力を図示するか

『力の描き方徹底マニュアル』

を6つのSTEPで説明していきます。

 

 

 

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STEP.1 図を描く

 

 

 

言わずもがなですが、

まずは図を描きましょう!

 

 

 

そもそも図の描き方に

不安があるという人は、

まずこちらの記事を読んでみてください!

todai-learning-method.hatenablog.com

 

 

 

ここからは、ある問題を例にして

考えてみましょう。

 

 

 

こちらの問題を題材にします。

 

 

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すでに図は描かれているので、

これをベースに考えていきます。

 

 

 

STEP2. 問題文中で指定された力を描く

 

 

 

次に描くのは、

問題文中で出てくる力です。

 

 

 

この問題だと、

人がロープを引く力Fが存在しますよね?

 

 

 

なのでこのようにFを描きます。

 

 

 

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Fが人ではなく、

ひもにかかる力であることが

わかるように描くのがポイントです。

 

 

 

STEP3. 重力を描く

 

 

 

次に描くのは、重力です。

 

 

 

どんな時も決して忘れてはならない

この力は、さっさと描いておきます。

 

 

 

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このようになりますね。

 

 

 

STEP4. 接触による力を描く

 

 

 

次に描くのは、接触による力です。

 

 

 

「接触による力?ナニソレ?」

 

 

なんて思うかもしれませんが、

摩擦力や垂直抗力などのことです。

 

 

 

何かものと接触している点において、

力が生じないということはあり得ません。

 

 

 

例えば、今あなたが立っていたり

椅子に座っていたり寝ていたりするなら、

 

 

足や尻や背中が物体と接触しており、

あなたは、あなたの体重を支える力を

物体から受けていますよね?

 

 

 

というわけで、今回の例では

垂直抗力を描いていきます。

 

 

 

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STEP5. 見かけ上の力を描く

 

 

 

いよいよ終盤ですね。

 

 

 

ここでは、見かけ上の力

描いていきます。

 

 

 

見かけ上の力とは、

遠心力などの慣性力や、万有引力など

接触を伴わない力のことです。

 

 

 

今の例では見かけ上の力は

働かないので、スルーします。

 

 

 

STEP6. 作用反作用による力を描く

 

 

 

最後に忘れてはならない力がありますね。

 

 

 

それは、作用反作用による力です。

 

 

 

力はただ1つだけで

存在することはありません。

 

 

 

作用があれば

必ず反作用が存在します。

 

 

 

重力でさえ、反作用として

「人が地球を引く力」が存在するのです。

(地球にとって微小なので無視しうる)

 

 

 

なので、STEP1〜5で描いた力に対して、

これを確実に描いていきます。

 

 

 

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わかりやすいように、

作用反作用による力は

赤矢印で示しました。

 

 

 

以上のようにして、

全ての力を図示することができますね。

 

 

 

まとめ

 

 

 

今回の内容は、

かなり実践的・具体的でしたね。

 

 

 

このように力を図示できれば

 

あとは力のつり合いを考えるなり、

運動方程式を立てるなりすれば

 

簡単に問題を解くことができます。

 

 

 

もう一度徹底マニュアルをまとめると

 

 

STEP1. 図を描く

STEP2. 問題文中で指定された力を描く

STEP3. 重力を描く

STEP4. 接触による力を描く

STEP5. 見かけ上の力を描く

STEP6. 作用反作用による力を描く

 

 

以上になります。

 

 

 

このマニュアル、1回やってみれば

覚えるのは本当に簡単なので

 

 

今すぐこの記事で取り上げた

例題について、

自分で力を図示してみましょう!

 

 

 

それでは!

 

 

 

まるくん

 

 

 

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