| English | 意味 |
|---|---|
| force/fɔːs/ | 力 |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | 摩擦力 |
| extension/ekˈstenʃn/ | 伸び量 |
| limit of proportionality/ˈlɪmɪt ɒv prəˌpɔːʃəˈnælɪti/ | 比例限界 |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | ばね定数 |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | 合力 |
| drag/dræɡ/ | 抵抗 |
| moment/ˈməʊmənt/ | 力のモーメント |
| pivot/ˈpɪvət/ | 支点 |
| equilibrium/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | 平衡 |
| centre of gravity/ˈsentə ɒv ˈɡrævɪti/ | 重心 |
押し引き
- **力（force）**とは、押しまたは引きのことである。
- 力は物体の形状、速度、または方向を変えることができる。
- このレッスンは、伸縮、ニュートンの法則、摩擦、回転効果、つり合いについて扱う。
伸縮：フックの法則
- スプリングに荷重をかけると伸びる。この伸び量を**変位（extension）**という。
- 荷重-変位グラフにおいて、最初は直線であり、変位は荷重に比例する。
- 直線から外れる点が比例限界である。
- バネ定数とは、単位変位あたりの力で、以下の通りである：
- 大きな$k$は、硬いバネであることを意味する。
Forces & Newton's laws
F = ma (resultant)
The resultant force sets the acceleration; balanced forces ⇒ none.
A force of $8.0\ \text{N}$ stretches a spring by $0.040\ \text{m}$ (within the limit of proportionality). What is the spring constant, in N/m?
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$k = \dfrac{F}{x} = \dfrac{8.0}{0.040} = 200\ \text{N/m}$.
合力とニュートンの法則
- 一直線上の力を加算して合力を求める（一方を正、他方を負とする）。
- 合力がゼロの場合：物体は静止したままか、一定速度で運動を続ける（ニュートンの第一法則）。
- 合力がゼロでない場合：物体は力の方向に加速する：
- すべての力は対になって存在する：AがBを押せば、Bもまた等しく反対の力でAを押す（ニュートンの第三法則）。
The resultant force on a moving car is zero. What does the car do?
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Newton's first law: with zero resultant force, an object keeps moving at constant velocity (or stays at rest).
A resultant force of $6.0\ \text{N}$ acts on a $2.0\ \text{kg}$ trolley. What is its acceleration, in m/s²?
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
$F = ma$, so $a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{m/s}^2$.
摩擦
- 摩擦力とは、接触している2つの表面の間の力である。
- 常に運動の逆方向に働き、表面を熱くする。
- 抗力（流体中の摩擦力、空気抵抗など）も同様に物体を減速させる。
地面の上を押されている箱にかかる4つの力
モメント — 回転効果
- 力のモメントとは、支点周りの回転効果のことである：
- 単位はニュートンメートル（N m）である。
- モメントの原理：つり合っているとき、時計回りの総モメント ＝ 反時計回りの総モメントである。
- 合力がゼロであり、かつ合力モメントもゼロの場合、物体は平衡状態にある。
A spanner is pushed with $20\ \text{N}$ at a perpendicular distance of $0.50\ \text{m}$ from the bolt. What is the moment, in N m?
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
moment = force × perpendicular distance = $20 \times 0.50 = 10\ \text{N m}$.
A see-saw balances. On the left, a $30\ \text{N}$ weight sits $0.20\ \text{m}$ from the pivot. On the right, a weight sits $0.60\ \text{m}$ from the pivot. What is the right-hand weight, in N?
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Balanced ⇒ clockwise = anticlockwise: $30 \times 0.20 = F \times 0.60$, so $F = \dfrac{6.0}{0.60} = 10\ \text{N}$.
Match each idea to what it says.
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Each item links the term to its correct meaning.
重心と安定性
- 重心とは、すべての重量が作用しているかのように見える単一の点である。
- 重心が低い、ベースが広いほど、物体は安定しやすい。
- 重心がベースの外側を通り越すと、物体は転倒する。
Which object is the most stable (hardest to tip over)?
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
A low centre of gravity and a wide base make an object stable. The tall, thin shapes tip over easily.
理解できましたか
- バネ定数$k = \dfrac{F}{x}$、比例限界まで直線的
- 合力ゼロ → 一定速度；合力$F = ma$
- モメント＝力×垂直距離；つり合い ⇒ 時計回り＝反時計回りモメント
- 安定＝低い重心＋広いベース