振動と波動 連成振動
連成振動の改訂版を公開しています。→改訂版図のように、ともに質量Mの等しい二つの物体Ａ、Ｂが三つのバネで水平に繋がれているとしよう。左右のバネのバネ係数をK、中央 のバネは左右のバネに比べ弱く、そのバネ係数をkとしよう。物体と床の摩擦はない...
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振動と波動 電磁気学 クリップモーター
準備するもの〇長さ25ｃｍ、0.5ｍｍφ程度のエナメル線またはホルマル線1本〇単3乾電池1個〇フェライト磁石1個〇ゼムクリップ2本〇サンドペーパーたったこれだけでモーターが作れる！作り方まず、エナメル線を乾電池に3~4回半巻いてコイルをつく...
幾何光学 虹の話
虹は光の波長によって屈折率が異なるために起こる現象である。波長の短い紫色の光線は波長の長い赤色の光線よりも屈折率が大きい。太陽光線が水滴に入射するときと、そこから出るときに屈折するため分光が起こる。 主虹の場合、水滴に入射した太陽光線は水滴...
電磁気学 磁石の話
真空中の磁石 磁石のＮ極から出た磁力線はＳ極に吸収され、磁石の強さを表す磁化ベクトルMは磁石内をS極からN極へ向かう。磁場ベクトルをH、真空の透磁率をμ0とすれば、μ0Hとμ0Mの和が磁束密度Bである。 磁石のN極からでた磁力線のうち、磁石...
数学 プラトンの正多面体
すべての面が同じ正多角形であり、一つの頂点を共有する面の数が、すべての頂点について等しい凸多面体を正多面体という。プラトンは、正多面体には5種類しか存在しないことを証明したので、その5種類の正多面体はプラトンの多面体あるいはプラトンの立体と...
熱力学 エクセルギー
系と環境との温度差から仕事を取り出すとき、系の温度が環境より高い場合も低い場合も、その温度差が大きいほど、多くの仕事が取り出せる。しかし、仕事を取り出すことのできるのは温度差だけからだけではない。系と環境との圧力差からも仕事を取り出すことが...
回転運動 回転リンク上のカーリング
氷上のチェスと呼ばれるカーリングを一定の角速度で回転するアイスリンクの上で行ったらストーンの運動はどうなるだろうか。リンクとストーンの間に摩擦がなければ、ストーンは慣性系のなかを等速直線運動をするが、回転リンクの上から見れば、ストーンの軌跡...
地球物理学 地球の自転と月の公転
先に、「秋の夜長の月物語」で、潮汐摩擦による地球と月の運動の永年変化について定性的な話をしたが、ここでは、その定量的な計算を試みてみよう。エネルギーの移動 月が、質量Mの地球の周りの、半径rの円上を角速度ωで運動をしているとすると、運動方程...
幾何光学 水中の物体はどのように見えるか？
底の石 動いてみゆる 清水哉 ―漱石―アメリカの物理学教科書、バークレー物理学コース第3巻「波動」の序文に引用されている漱石の俳句である。正岡子規に俳句を師事し、俳号を「漱石枕流」の故事からとったいう明治大正時代の文豪は、自ら石に漱ぎ流...
幾何光学 人命救助とスネルの法則
海水浴場の砂浜で休んでいると、斜め前方の海でこどもが溺れかけている。もはや、一刻の猶予もできない。こどもを助けるには、今いる場所から水際に向かって走り、そこから海に入り泳がなければならないが、砂浜を走る速さと泳ぐ速さは異なる。最短時間でこど...