中学理科の運動とは？
運動分野とは学術的には力学になる。力学とは未来を予想すること。
力学はエネルギーと力と位置の関係を示している。
この3つのものは別々のものを表し、約3000年前までは全く関係ないモノと捉えられていました。
エネルギー
私なりの表現では、物体が他の物体の影響を受けずに力を発したり、位置を変えたりする能力になる。
E=\int Fdx ・・・(1)
式ではこのように表される。Eはエネルギー、Fは力、xは位置を表す
力
私なりの表現では、物体の位置やエネルギーを変える現象。
位置
私なりの表現では、物体の位置
3つの関係
最初に話したエネルギーと力と位置の関係は(1)式で表されている。
エネルギーは力を位置のかけ算になる。単純なかけ算ではなく、難しい数式で表している理由は、力が位置で変化するためである。
(1)式からは次の3つがわかる
- 物体にかかる力を位置ごとにわかれば、エネルギーがわかる。
- 物体の位置ごとのエネルギーがわかれば、力がわかる。
- 物体のエネルギーごとの力がわかれば、位置がわかる。
3つ目がわかりやすいが、物体の力とエネルギーがわかれば、未来の物体の位置が予想できる。
結び
中学で学ぶ運動の分野は、エネルギーと力と位置の関係を表している。
物体の速度であったり、時間も教科書では取り扱っているが、ここではわかりやすくするために割愛している。
速度と時間は力の中の要素になっている。