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練習問題

設問 (運動の法則)

問01

運動の法則(第一から第三まで)をまとめたのは誰か。

アイザック・ニュートン
ガリレオ・ガリレイ
アルバート・アインシュタイン
湯川秀樹
バートランド・ラッセル

問02

運動の法則の第一法則は、慣性の法則と呼ばれている。これに関係する現象はどのようなものか。

講義を休むと、ついついサボり癖がついてしまう。
同じ力を加えても「重い」ものは動かしにくいし、「軽い」ものは動かしやすい。
ロケットが燃料タンクを切り離すのは本体を「軽く」して加速しやすくするためでもある。
凍結した道路を走行する自動車は、ブレーキをかけてもそのまま進んでしまう。
飛行機の飛ぶ速さが遅くなると揚力を失う。

問03

運動の法則の第二法則を記述したものとして誤っているものはどれか?

力が作用する時間が長いと、それに応じて速度の変化も大きい。
力が強いと、それに応じて速度の変化も大きい。
質量が大きいと、それに応じて速度の変化は小さい。
速さの変化は、質量に反比例し、力の大きさと力が作用した時間に比例する。
加速度の向きは力の向きに一致する。

問04

運動の法則の第三法則(作用反作用の法則)と、それに関連した話題をを記述したものである。誤っているものはどれか?

ある物体に二つの力が作用して、それらは向きが逆で大きさが同じだとする。すると、それらは作用と反作用である。
A君が地球に引きよせられる力は、地球が A 君に引きよせられる力の大きさと同じである。
力学台車2台を互いに押し合うに押しつける。これらから手を離すと、質量の大きい方は、小さい方よりゆっくり動く。
地球が月を引きつける力は、月が地球を引きつける力と、大きさが同じで向きが逆である。
大砲から弾丸を発射すると、大砲は後ろに下がる。

問05

次の記述のうち、運動の法則からしてありえないものはどれか。

崖崩れに際し、忍者は落下する石を飛び移って上方に上がることができる。
円盤投げの選手は凍った氷の上でも円盤を投げることができる。
ある物体に作用する力(の合力)が鉛直下向きに作用しているときでも、その物体は鉛直上方に運動することができる。
無重力状態で考える。鉄腕アトムは力がとても強いので、どんな巨大なロボットも放り投げることができる。
無重力状態で考える。燃料の切れたガンダムは、ライトサーベルを高速で放り投げることで速度を変えることができる。

問06

慣性力についての以下の記述で誤ったものを選べ。

慣性力はみかけの力である。
等速直線運動している電車の中で慣性力は作用する。
上昇を開始したエレベーターの中から観察すると、下向きの慣性力が作用する。
いわゆる遠心力は慣性力の一つであると考えられる。
慣性力は質量が大きいほど大きく作用する。

問07

力が時間の関数としてわかると、運動方程式から加速度を時間の関数として求めることができる。さらに加速度から速度を時間の関数として求めるためには次のどれが必要か。

初期の位置
初期の速度
初期の加速度
カン
力の時間微分

問08

運動の法則が意味することは、未来が決定論的に決まっていることである。これに関して誤った内容を選べ。

このような決定論については「ラプラスの魔」が有名である。
実際には量子力学の不確定性原理などにより、未来は決定しているとは言えない。
このような決定論に基づくと、人間の意志さえも存在が疑われる。
このような決定論に基づいて、天気予報のコンピュータシミュレーションが行われている。
このような決定論に基づいて、コンピュータ社会の到来が予言されていた。

問09

単位について考えてみよう。次の文章で誤っているものを選べ。

力の単位は [N] で現し、ニュートンと読む。
力の単位は、運動方程式から \left[ \frac{\rm kg}{\rm m  s^2} \right] と表される。
力の単位は、[kg] ではない。
力の単位は、運動方程式で比例定数が 1 になるように定められた。

問10

運動の法則について、誤ったものを選べ。

運動方程式は、速度の時間微分を含んでいるので微分方程式ということができる。
運動方程式に含まれる力はベクトル量として扱うことができる。
運動方程式に含まれる加速度も力もベクトル量なので、質量もベクトル量である。
英語で、質量は mass、力は force、加速度は acceleration なので、それぞれ、m, F, a と表すことが多い。
力と質量がわかっている場合、運動方程式は物体の運動を予測する際に利用できる。
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Last-modified: 2009-06-07 (日) 13:44:56 (4044d)