- ベストアンサー
今だに基礎が固まっていない
東京の国立理系大学工学部に所属している学生(４年)です。 院試の勉強として、機械力学入門という見た目的にも かなり易しい教科書を春休みにやることにしました。 すると・・・ 簡単な教科書なのに、やたらと疑問が湧いてきたのです。 例えば (1)力学的エネルギーと熱エネルギー、ともに単位がＪだったから 当たり前のようにエネルギー保存則立ててたけど、 なんで成り立つの？ とか (2)高さhの位置にある質量mの物体の持つ位置エネルギーが mghとなることは物体を高さhの位置に持ち上げるのに必要な仕事が mghだから、となっているけど、 これはmgと釣り合う力F=mgで持ち上げた場合に限るのではないのか 等です。 (1)は熱の正体が分子の運動であることに由来しますよね？ (2)は途中でF>mgの力で持ち上げたりしても、 最終的に物体が静止していればFがトータルでした仕事はmghとなる ことが証明できました。 これらは理解するのに結構時間がかかりました。 物理は高校時代から得意としていたのに、 こんな易しい教科書に載ってることすら理解できてなかったのかと思い、 ショックを受けました。 ここで質問なのですが、 大学４年でもこのようなことでひっかかったりしてるのは (1)はっきり言ってヤバイ。心して勉強すべし。 (2)そこまでヤバくはないが、大学院卒業するまでにそういうことは 当たり前のように網羅しておくように。 (3)まぁ、そんなもん。みんな大体院試の勉強とかでそういう穴を 埋めていく。 (4)会社に入って、基礎的なことから一から学ぶことになるから、 さほど気にすることはない。 (5)細かいところは気にせず、大雑把に広い範囲を理解していくべき。 (6)その他 のどれでしょうか？？
- 物理学
- 回答数6
- ありがとう数7
- みんなの回答 （6）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
私は間違いなく（１）だと思います．疑問は物理学の中で最も簡単な力学に関するものに過ぎません．次の書籍をお読み下さい．最初の２７ページだけでも結構です． ランダウ・リフシッツ：力学（１９６０）東京図書 （４）は会社に余裕のあった過去のものとなりました．今は国際競争にさらされて殆ど余裕がないのです．自立してください．
その他の回答 (5)
- walkingdic
- ベストアンサー率47% (4589/9644)
>これって意外に参考書とかには載ってないですよね？ 実は「数式」という形で載っています。 もともとは「考え方なりイメージなり」があって、それを表現するために「数式」にしてあらわしています。でも、受験勉強にしてもそうだし、授業でも数式ばかり追いかけてしまって、数式からその意味するところ、考え方・イメージに戻すということをしないと、本質を見失ってしまいます。 残念ながら、一つ一つ数式からその考え方・イメージを逐一説明している本というのはほとんどないですね。 でも物理は数学ではなくて、物理現象を説明するための言葉としての数式があるに過ぎないので、本質を見失わないようにすると、今よりずっと頭の中に物理の世界が広がると思います。 楽しいですよ、物理は。 がんばってください。
- walkingdic
- ベストアンサー率47% (4589/9644)
本当は、 >(1)はっきり言ってヤバイ。心して勉強すべし。 と答えたいところですが、今からでも遅くはないので、 >(2)そこまでヤバくはないが、大学院卒業するまでにそういうことは > 当たり前のように網羅しておくように。 でがんばってください。 >(3)まぁ、そんなもん。みんな大体院試の勉強とかでそういう穴を > 埋めていく。 >(4)会社に入って、基礎的なことから一から学ぶことになるから、 > さほど気にすることはない。 >(5)細かいところは気にせず、大雑把に広い範囲を理解していくべき。 これはいただけない。 ただご質問者のように本質が実は理解できていなかったということが認識できたのは大きな成果ですよ。そういう目で何でも見るようにしてください。 それが出来ない人も結構いますからね。ただ将来勉強したことを実務に生かそうとすると、物事の本質を理解できているか、出来ていないのかでかなり能力に違いが出ます。
お礼
本当は(1)ってことですよねｗ 頑張ります。 ところで僕が持った疑問(1)、(2)なんですが、 これって意外に参考書とかには載ってないですよね？ ＞将来勉強したことを実務に生かそうとすると、物事の本質を理解できているか、出来ていないのかでかなり能力に違いが出ます。 心して勉強したいと思います。 返信ありがとうございました！
- HANANOKEIJ
- ベストアンサー率32% (578/1805)
物理のことは、わかりませんが、数学では、高校から大学へ進学するとき、数学科、数理科学科の学生に限って、急に数学が「よそよそしく」なります。 今まで、あたりまえと思っていた、連続、極限、収束などが、厳密に論証されるからです。そこを、なかなか乗り越えられない学生がいましたね。 大学４年というと、そろそろ進学か就職か悩むころでしょう。卒業を前にして、大抵の学生が、学問に目覚めていくのです。なんという不条理でしょうか。なぜ、大学の１年、２年ではなくて、４年なのでしょうか？ それでも、大学在学中に、原理原則、根本原理を疑って、自分の頭で考え始めるということは、何ものにも替えがたい体験だと思います。 板倉聖宣(イタクラキヨノブ)という科学者がいます。ユニークな本を書いています。読んでみてください。 「模倣の時代」上下、仮説社、板倉聖宣著。 http://www.kasetu.co.jp/shop/index.html
お礼
＞物理のことは、わかりませんが、数学では、高校から大学へ進学するとき、数学科、数理科学科の学生に限って、急に数学が「よそよそしく」なります。 今まで、あたりまえと思っていた、連続、極限、収束などが、厳密に論証されるからです。 正にこのような感じです！！ ＞卒業を前にして、大抵の学生が、学問に目覚めていくのです。 そうなんですか・・・。少し安心したんですけど、 ここで甘えちゃダメみたいですね。 返信ありがとうございました！ ＵＲＬの本、機会があったら読んでみます！
- tono-todo
- ベストアンサー率16% (169/1028)
余り気にせず、こなせばよい。 但し、物理学を教える立場には能力不足です。
お礼
返信ありがとうございます。 院ではロボットの研究をする予定です・・・。
- opechorse
- ベストアンサー率23% (435/1855)
要は、今まで物理や力学でも、 計算方法だけを丸暗記してきて その計算式にいたるまでの理由をぜんぜん考えていなかったということでしょう 確かに試験には丸暗記でも解答できれば影響がないですが 物理学や工学の基本はこのような疑問を持つことにあると思います その意味では今のうちに気づけたことが良かったと思います これからの卒業研究やマスターでの研究でも生かせる経験ではないでしょうか
お礼
＞計算式にいたるまでの理由をぜんぜん考えていなかったということでしょう いつの間にかそうなっていたみたいですね・・・。 僕はなるべく原理原則は理解しようとしていたんです。 が、教科書に文字として説明されている分は 理解していても、さらにそこからなぜそうなるのか、 教科書には載っていない分について考えようとしていませんでした。 とりあえず今気づけてよかったです。 ありがとうございました！
関連するQ&A
- 位置のエネルギーについて
位置のエネルギーについてどう考えますか？ 重力による位置エネルギーを考えます。 質量 ｍ の物体を基準面よりｈだけ高いところへおくと、 位置のエネルギー ｍｇｈ が考えられますね。 このとき、基準面から物体を移動することを考えると、 物体に働く力は重力 ｍｇ と上に移動させるための F（=ｍｇ）の力が鉛直上方に必要となります。 仕事を考えます。 Fのする仕事は ｍｇｈ です。 説明ではこれが位置のエネルギーとなる とあるのをよく見ますが、 しかし、同時に重力による仕事は -ｍｇｈ で相殺されて0になります。 したがって、物体にされた仕事の総和は0です。位置のエネルギー ｍｇｈ はどこから供給されたといえるでしょうか。 ちなみに、水平方向に運動する物体の運動エネルギーでは、した仕事が 運動エネルギーの変化分になります。物体にされる仕事の総和は 0ではありません。 また、位置エネルギーが蓄えられているのはどこに？ 物体ですか？それとも重力場ですか？どう考えられますか？ 運動エネルギーでは物体に蓄えられていると言っていいと思いますが・・・。
- 締切済み
- 物理学
- 重力のした仕事と位置エネルギーの関係
次のケース１について、お伺いします。 基本的な内容なのですが、困惑しております。どうかヒントを下さい。 （ケース１） 地表（高さ0m）にある物体（質量 m）を高さhまでもっていきます。 すると、物体はmghの位置エネルギーをもちます。 ところでこの位置エネルギーは、重力(-mg)のする仕事と関係があるかと思います。 しかし重力のする仕事は、-mghと負の値です。 重力のするこの負の仕事と位置エネルギーをどう結びつけて考えるのかが分かっておりません。 また、物体を高さhに持っていくには、重力に逆らう上向きの力が必要で、重力と大きさが同じで 向きが異なる力F （= mg)という力でhまでもって行ったとします。 Fのした仕事は、mghで正ですが、すると物体は正味でゼロの仕事（Fのした仕事＋重力のした仕事 ＝ ０） を受けたことになり、地表にあったときとエネルギー状態が変わらないことになってしまいます。 しかし実際は、位置エネルギーmghをもっているはずです。 たとえば、 （ケース２）として、最初物体が高さhにあったとし、地表に落ちていき、地表に着く直前の速さを求める、という 場合は、 1/2mv^2 = mgh と求められますが、右辺は位置エネルギーとも見えますが、重力のした仕事で、 重力のした仕事が運動エネルギーに変わったとなり、とても分かり易く納得がいきます。 ケース1をよく説明する方法を教えて頂きたく、どうか宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 物理学
- 力学的エネルギー保存則？
高３です 力学的エネルギー保存則についてあまり理解ができてません・・・。 使い方はなんとなくわかり、 摩擦、抵抗が無いときは力学的エネルギー保存則が適応できて、運動エネルギーと位置エネルギーの和は一定である というものを利用して問題が解ける。という風に丸暗記というか操作の方法だけ覚えています。 なぜか・・・ というのがいまいち分かりません。 例えば高さＨのところから高さhまでの斜面に質量ｍの玉を転がしたら、mgH=1/2 mv^2+mgh でhの時点の速度が求まる。まぁmは結局消えるから速さは質量によらないということもここから分かりますね・・・。 一応知識としてはこれくらいは分かっているつもりなのですが、「エネルギー保存則＝位置エネルギー＋運動エネルギー」がなぜそうなのかというのがいまいち分かりません。 なんか2つが別々のようにおもえるのに足すということがあまり理解できないというか・・・。 2つの和が一定ということは、位置エネルギーが変化したら運動エネルギーが減るってことですか？ 位置が高くなったらその分運動エネルギーが減る？？ そもそも「運動エネルギー」とは「動いている物体は他の物体に力を及ぼして仕事をすることができるのでエネルギーを持っている」と言え、それを運動エネルギーといっているのですよね。 位置が高くなったらエネルギーも蓄えられそうですが、これって、斜面を転がっていてボールのスピードが加速してる・・・ けど上り坂になる（位置エネルギーがあがる）と玉のスピード（運動エネルギー）が下がる。 というイメージでいいのでしょうか？ 教科書にも定義みたいのことしか書いてなく、イメージがつかめないので勝手に想像してみました。こういう理解でいいのでしょうか？アドバイスおねがいします・・・ ｍ(。。ｍ
- ベストアンサー
- 物理学
- 重力が働いている物体を持ち上げた時の仕事についてお聞きしたいことがあり
重力が働いている物体を持ち上げた時の仕事についてお聞きしたいことがあります。 教科書の記述の中に、 ----- 物体を持ち上げるには、重力と同じ大きさの力ｆを上向きに加えなければならない。したがって、質量ｍ［ｋｇ］の物体を高さｈ［ｍ］持ち上げるときに必要な仕事Ｗ［Ｊ］は、 Ｗ＝ｍｇ×ｈ＝ｍｇｈ となる。 ----- とあったのですが、 １.「物体を持ち上げるには、重力と同じ大きさの力ｆを上向きに加えなければならない。」という部分が納得できません。力ｆを加えた所で、重力ｆと持ち上げる力がつり合ってしまうので、物体は静止したままだと思います。 ２.また、持ち上げる力がｆで物体が持ち上がったとしても、ｆより大きい力をかけても物体は持ち上がるので、Ｗ≧ｍｇｈになってしまうと思います。 おそらく１.２.は何か間違っていると思うのですけど、何が間違っているのかが私にはわかりません。 よろしければアドバイス願えないでしょうか。
- 締切済み
- 物理学
- 重力のする仕事とエネルギーの関係がわかりません
重力は、物体に対して仕事をすると習いました。 高さｈの物体の持つエネルギーをｍｇｈとすると、 これを、０ｍの位置まで持ってくると、ｍｇｈの仕事を外部に与える というのはわかります。 それで、物体をｈの位置で静止するよう手で支える とします。（力が差引０で釣り合うのはわかります） 手は、エネルギーを流入させると思います（体力を消耗しますから） 一方、重力は、物体に対して仕事ｍｇｈを与えています。 この場合、 １． 物体の全エネルギー（T＋V）は、Vのみ、つまり、ｍｇｈですか？ ２． そもそも、「物体が手に対してしている仕事」と「手が物体に対してしている仕事」は、 和ですか差ですか？ （差としたら、↑の１は ０？） ３．もし「物体が手に対してしている仕事」があるなら、何故、手は楽にならないのですか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 高校物理、力学的エネルギー
静止している質量ｍの物体を高さｈのA位置まで静かに持ち上げた。手のした仕事W1はいくらか？ 、手のした仕事はｍｇｈなのですが、運動方程式のｍa=Fのうち、Fが０になる持ち上げ方をする（下向きｍｇに対し同じ大きさで、反対向きのｍｇを加える)ということでしょうか？ そもそも、物体への力がつりあっているのにもちあげる(上へ移動する)ことがどうしてできるのでしょうか?
- ベストアンサー
- 物理学
- エネルギーと仕事の関係について
エネルギーについて、した仕事分だけエネルギーをもつと教わりました。 たとえば、質量ｍの物体をある点から高さｈまで持ち上げるとき、重力に逆らってｈだけ仕事をするから位置エネルギーｍｇｈをもつ、ということです。 しかし、このとき重力が物体にする仕事－ｍｇｈはどうなっているのでしょうか？何かのエネルギーになっているのでしょうか？ わかりにくいかもしれませんが、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 力学的エネルギー保存の法則の説明について質問です。
力学的エネルギー保存の法則の説明について質問です。 斜面下部を位置エネルギー0とすれば、A点の力学的エネルギーはmghであり、B点の力学的エネルギーは1/2mv^2である。物体は斜面上を加速度gsinθの等加速度直線運動をするので、斜面の長さがh/sinθであることから、v^2=2*gsinθ*h/sinθ=2ghとなり、B点の力学的エネルギーは1/2mv^2=mghで、A点の力学的エネルギーが保存される。 「物体は斜面上を加速度gsinθの等加速度直線運動をするので」の部分のgsinθはどうやって出したのでしょうか？これって加速度[m/s^2]のことを表わしているのでしょうか？ どなたか意味を教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 高校物理、位置エネルギー
それぞれの位置エネルギーの状態をA,B,Cとする。 B-A=ｍｇ×ｈ⇔B=mgh C-A=(ーｍｇ）×（－ｈ）＝ｍｇｈとなるのですが、どこがだめなのでしょうか？ 上向き正なので、下向きに重力がする力はーｍｇ、AからCだからーｈとおもうのですが。
- ベストアンサー
- 物理学
- 高校物理、エネルギー保存則
例えば、 (1)基準にあるｍ（ｋｇ）の物体をｈ（M)まで持ち上げるとします。 基準でのエネルギーは０、ｈでのエネルギー(位置エネルギー）はｍｇｈです。 この状況でも、エネルギーは保存されているといえるそうなのですが、なぜですか？ 人の手に内在していたエネルギーが物体に移ったと考えるそうなのですが、０→ｍｇｈしか注目できず、イマイチ「保存されている」ということがピンときません。教えてください。 (2)摩擦のある面をｍ（ｋｇ）の物体がｓ（ｍ）移動したとき、ｖ１（ｍ／ｓ）からｖ２（ｍ／ｓ）へと変化したとき、摩擦力をFとすると、摩擦力の物体にした仕事はーFsです。 ｍｖ２＾２／２－ｍｖ１＾２／２＝－Fs、－Fsは物体が床にされた仕事ですが、負なので、物体が床に仕事をしたといえる。物体が持っていたエネルギーが、摩擦熱で床面を温めることに使われたといえる。この状況でも、なぜ「エネルギーは保存されている」といえるのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
返信ありがとうございます。 僕も心の中では(1)だろうなぁ・・・ と思いながら質問させていただきました・・・。 ランダウ・リフシッツはめちゃくちゃ難しいという 話を聞いたんですが、 将来エンジニアを目指す立場でもこれくらいの レベルのものを理解しておかなければならないですか？