力学

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涙を禁じ得なかったこと(その4)

 現在2023年2月28日21時17分である。(この投稿は、ほぼ2440文字)

麻友「1月は、行く、2月は、逃げる。もう3月になるのね」

私「昨日は、合力の問題で、余り丁寧に、説明が出来なかった」

若菜「本来、今日やる、重心が、分かっていなければ、ならなかったんじゃないですか?」

私「この問題だったな」

結弦「ちなみに、昨日の問題は、これだった」

麻友「3つのタイルの問題。重心というのは、どういうもの?」

私「これを、持っていたんだが、改訂版が出たようだ」

麻友「どうして、改訂する必要が、あったのかしら?」

私「高校の参考書は、大学受験を見据えて書いている。旧課程のための本では、新しい課程の問題に対応できない。また、4年くらい前に、単位系が、もの凄く変わっただろう。キログラムの定義が変わったり。だから、必要に迫られての改訂だったのだろう」


結弦「それで、重心とは?」

私「スキャンしてみた」

麻友「分からないわよ」

私「右ページの、ギッシリ詰まっている物体に、力が働いたとき、中心の1点に働いたとしても、良さそうだろう。そういう点を、物体の重心と言うんだ」

若菜「私は、半年勉強したから、分かります。お父さんの説明は、肝になるところを、強調し、どうでも良いことは、捨象するのですね」

結弦「今の場合、どこが捨象されているの?」

若菜「重心と言うからには、全体に重力が働いている場合が、想定されているのです。でも、重力でなくとも、重心という概念は使われる。そこで、重力(つまり、万有引力の場合)を、捨象した」

麻友「若菜が、勉強したのは、分かったわ。良く頑張ったわね。つまり重心とは、形のあるものの、この点に力が働いていると、思えばいいという、中心の点なのね」


私「昨日は、ここまで書いて眠くなり、眠ってしまった。今日、続きを書くこととする」


 現在2023年3月1日20時51分である。

麻友「太郎さんが、28年間悩んだだけあって、なかなか解決しないわね」

私「力の合力の問題も、3枚のタイルの問題も、去年最初の投稿を書いた頃に、一応解決していた。だが、書く時期を、逸していたんだ」

若菜「お父さん。結構サラサラ書いてた。分かってはいたのかもね」


結弦「重心という点を、探せば良いから、対称性から、左下から右上への直線の上にあると、断定している。さて、その線上のどこか?」

若菜「タイルの重さは、3つとも同じと仮定し、シーソーをするとき、子供より親の方が、中心に近くないと、シーソーが、釣り合わないという、テコの原理を使う。斜めの線に、あっ、これ、漢字の間違いですよ。『斜めの線に垂直な線を引いて』ですよね。垂直の『垂』が、間違えています。その後、『この線でシーソーを作って、釣り合う位置を探す』と、あります。その通りですね」

麻友「そうすると、親が子供の体重の2倍だったら、子供の方が、2倍遠ざかったら良いから、ああ、でも、結構、難しいのね」

若菜「結局、座標を持ち出さずには、いられなかったのですね。親の重たい側が、左下の原点から座標を考えて、{(1,1)} ですね。一方子供は、{\displaystyle \biggl( \frac{1}{2},\frac{1}{2} \biggr) } の点に中心があります。この2点を、{2:1} に内分する点。{xー}軸 で、計算して、{\displaystyle 1- \frac{1}{2}=\frac{1}{2}} これを、3等分すると、{\displaystyle \frac{1}{6} } だから、親の側、つまり、2枚の側に1つだけ付けると、つまり、{(1,1)} から、{\displaystyle \biggl( \frac{1}{6},\frac{1}{6} \biggr) } を、引くと、{\displaystyle \biggl( \frac{5}{6},\frac{5}{6} \biggr) } となり、図の中のお父さんの答え、確かに合ってますね」

麻友「若菜、解読できたのね。分数になるんじゃ、暗算では無理だったかもね」

私「『宇宙一わかりやすい高校物理』の方では、大きいひとつの正方形と、小さいひとつの重さがマイナスの正方形で、計算する方法が、書かれている。試験中には、なかなか思い付かないかも知れないけどね」

麻友「あっ、太郎さんが、『そういうことか』と、書いてる」

私「いずれにせよ、数学でも物理でも、泥沼にはまる問題は、ある。その問題が分からなかったからと言って、その先の問題まで分からないとは限らない。拘るにしても、程ほどにね」


結弦「平行な2つの力の合力の問題は?」

私「前回の結弦の答えの方が、合っているんだろうと思う」

麻友「大変だったわね」

若菜「この半年の成果を出せました」

私「それは良かった。じゃあ、おやすみ」

若菜・結弦「おやすみなさーい」

麻友「おやすみ」

 現在2023年3月1日23時25分である。おしまい。