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教育

球の表面積の直感的な求め方

球の表面積の公式を、微積分を知らない中学生でも導ける方法を考えてみた。図1 輪切りされた円筒と球面 まず、図1のように、長さ2rの円筒のなかに接した半径rの球を考え、円筒と球を中心軸に垂直な面で薄く輪切りにしよう。具材として球形の卵の黄身の...
力学

おむすびの形と物理教育

おむすびころりん、すっとんとん。ねずみの穴にころがり落ちたおむすびの形が三角形だったか丸かったかは知らないが、ある程度の傾斜があれば、三角形のおむすびでも山の坂道を転がることはできたであろう。しかし、おむすびにかぎらず、物体が斜面を転がると...
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続・カヴァリエリの定理

式F0(x,y)=0で表される閉曲線で囲まれる面積をSとし、変数tの1価連続関数の集合を、fn(t) (n=1,2.3・・・)とする。y→y-f1(x)と置き換えた式;F0(x,y-f1(x))を改めて、F1(x,y)とすると、式F1(x,...
力学

臍で茶を沸かせるか?

物体には質量や慣性があるのに対し、熱には、それに相当する量や性質はないが、物体と熱の移動には類似点が存在する。熱力学を学んだことのない中学生が日常の熱現象を理解する手助けになればと、目に見えない熱の移動を物体の落下運動に準えて考えてみた。図...
思い出

Memories of fairs

A boy in my old memory bought a kaleidoscope at the night market. In the smell of carbide and the light of flickering ac...
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コイルトレインの原理としくみ

コイルの中を走る列車コイルトレインという面白いおもちゃがある。電磁気学に関する教材として極めて有用であるので、その原理について考えてみよう。1.一様な電界の中に置かれた電荷に働く力図1 一様な電界のなかの点電荷 まず、図1のように、一様な右...
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懸垂の力学

図1 懸垂と外力 図1のように、懸垂で人が腕を曲げて自らの重心を引き上げるとき、重心運動に仕事をしたのは人の腕の筋力だろうか、それとも鉄棒を掴んだ手の平が鉄棒から受ける上向きの抗力Fだろうか。仕事と抗力に関して、国内国外の多くの物理教育関係...
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足枷を付けられたニュートン力学

ニュートン力学は、その適用範囲であれば、そこには、一切、欠陥も盲点も存在しない。運動方程式を正しくつくることができれば、あとは数学を適用して計算すれば、正しい答えが得られる。ニュートン力学は完璧である。少なくとも40年前に、アメリカでpse...
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Pseudoworkとニュートンの運動法則

古典力学の基本原理はニュートンの運動法則だと思っていた。いつの時代にも、異端の説を主張する人々は少なからずいるが、ニュートンの運動法則を、正面切って否定する、いわゆるpseuwork信奉者が多いのに驚いている。これまで何度も描き続けてきた図...
大学院入試過去問

サイコロの数学

無色の正六面体の六つの面に、指定された異なる6色、例えば、黒、白、赤、紫、黄、緑を、それぞれ割り当てて塗るとき、異なる正六面体はいくつ、できるだろうか。一見、難しそうだが順序立てて考えればそれほどでもない。 まず、立方体の一つの面を黒色で塗...