こんにちは！今回は２物体以上の運動方程式の解き方を紹介します。運動方程式の１物体の解き方がわからない人は、確実に問題を解くことができませんので、ページ下から前の物理基礎⑬のページに戻りましょう！
２物体の運動方程式はセンター試験や２次試験でも頻出で、物理を解く上でとても重要です。というか、実は１物体だと出せる問題が限られてしまうので、２物体以上にしてバリエーションを増やそうとしているという認識が正しいと思います。
とにかく解き方の手順を確認していきましょう！
２物体の運動方程式の解き方
- 運動方程式を立てる物体を決める。
- 物体が受けている力をすべて図示する。
- それぞれの物体ごとに正の向きを定め、a（加速度）と記入する。必ず物体の動きを連動させること。
- それぞれの物体が運動する向きの力の成分の和（合力）を求める。（上下に動くならｙ成分、左右に動くならｘ成分）
- それぞれの力の成分の和を，運動方程式ma＝Fに代入し、式を立てる。
- 連立方程式として解いていく。
赤い文字の部分が２物体になって追加された項目です。１物体の解き方は全て手順に含まれるので、知識を更新しましょう！
この手順の中で、最も大切なのは、力の図示です。これを間違うと解けません！
２物体の場合、運動方程式が２つできます。３物体なら３つできます。
これとは別で運動の方向と垂直成分で力のつりあいの式を立てることもできるので、式の数が増えてきて、同時に処理を進めることが多くなってきます。
実際に解いてみる
接触する２物体に対して、力Fで右向きに押したとします。この際の加速度の大きさａと物体間にはたらく力の大きさｆを求めてみましょう。
まずは、力を図示しましょう。右向きに動くと仮定し、右向きを正とします。この図示が間違っていると確実に正解しません。
力を図示したら、物体を１つずつに分けて１物体の運動方程式として解いていきます。
A，Bそれぞれの物体についての運動方程式が立てられたら下のように連立して解きます。
まとめ
２物体の運動方程式は解けましたでしょうか？あと何パターンかあると思いますので、時間があるときに追加していきたいと思います。では、２物体の運動方程式をまとめていきましょう。
- 力を図示をして、加速度の正の向きを物体ごとに設定する。
- 運動方程式はそれぞれの物体ごとに式を立てていく。
- 運動と垂直な成分は力のつりあいの式を立てることができる。
運動方程式は問題を解くためのツール的な存在であって、一番大切なのは、何の力がはたらいて、その影響でどの向きに物体が運動していくのかを明らかにするということが最も大切です。
力の種類も少しずつ増えてきますが、粘り強く頑張りましょう！ヽ(´▽｀)/
コメント