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物理学の世界へ

担当:長官
物理の世界の一部を紹介する!!
序章

自然科学のうち、中学校・高校で早くに学習 する基本的な教科は物理、「化学」、 「生物」であるが、 文部科学省など世界中で行われた「科学常識問題」の回答率をみると、 文系の大学生などにはほとんど馴染みが無い教科と なってしまっているのかもしれない。 物理学は工学・医学・天文学などの様々な学問の基礎となっている。 今回は、そんな物理学の世界を一部紹介する。 これが、学習の動機のきっかけとなって頂けると幸いである。

第一章.運動方程式

F=ma(F=力、m=質量、a=加速度)

運動方程式は物理学において最も重要な式の一つで、 様々な式を導く上でも必要不可欠であり、 F(力)の単位にはあのN(ニュートン)の単位が付けられている。

第二章.速度とベクトル

s=vt(s=距離、v=速さ、t=時間)

速さは自動車のメーターなど日本の現代社会でありふれた表示となっており、 航空機などは目的地に辿り着くために風速なども考慮に入れて 飛行するルート、速度などが考えられている。 参考として当サイト内の関連ページ「航空機の安全対策」もお楽しみください。

第三章.信号

近年、アナログとデジタルという言葉を耳にする機会が多いが、 これらはどちらも信号であり、 デジタルの使用頻度が多くなっている。 デジタルは情報が0と1に変換され、ノイズの影響を最小限に出来るなど 様々なメリットがあり、CDなど様々な分野で実用化されている。

第四章.等加速度運動

v=v0+at(v=最終速度、v0=初速度、a=加速度、t=時間)
x=vot+1/2at^2(x=距離、vo=初速度、t=時間、a=加速度)
2ax=v^2-vo^2(a=加速度、x=距離、v=最終速度、vo=初速度)

等加速度運動は加速度(単位:m/s^2)が一定の時に用いられ、 例えば物を話した時には、自由落下するが、理論上、 この際には重力加速度(9.8m/s^2)で落下してゆく。

第五章.エネルギー

E=mgh+1/2mv^2(E=エネルギー、m=質量、g=重力加速度、h=高さ、v=速度)

上の式は位置・運動エネルギーの式だが、 エネルギーは熱・光など様々な形に変化し、 エネルギーは常に保存されており、全体としては変化していないことは興味深い。

第六章.電気

P=IV(P=電力、I=電流、V=電圧(電位差))
V=IR (V=電圧(電位差)、I=電流、R=抵抗)

電気は 現代生活に必要不可欠であり、 さらに需要が増えるかもしれない。 電気は、化学的な方法では酸と異種金属を用いて発生させることが出来、 組み合わせにより変化する。 尚、当サイト内のコンテンツ「基礎化学と生化学」も参照いただけると幸いである。

第七章.波

v=fλ(v=速さ、f=振動数、λ=波長)
T=1/f(T=周期、f=振動数)


生活に密着した物理学の一つがこの波で、医療の超音波スキャンなどに応用されている。 超音波スキャンは光が反射して戻ってくるまでの時間を元に計算されており、 仕組みはコウモリと似ている。 レーザーは 音波ではなく、光波であり、近年、医療現場ではレーザーメスなどとして用いられる機会も多くなってきている。 関連した話では、光が波なのか粒子なのかという関係については歴史上で大きな話題を呼んだことがある。 これは、当サイト内のコンテンツ「タイムトリップ理論」で触れているので参考にしてほしい。

第八章.科学史上、有名な式

E=mc^2(E=エネルギー、m=質量、c=光速)

アインシュタインが考え出した特殊相対性理論の元となる式で、 原子爆弾製造に大きな影響を与え、マンハッタン計画に参加したオッペンハイマーの名前もよく知られている。

最終章.物理学と生涯学習

近年、生涯学習が注目を浴び、 歴史、生物など中学・高校などの基礎的な教科も大きな関心が寄せられている。 一般に理系と考えられる学問は 独学での生涯学習が困難であるが、 当サイトが少しでも生涯学習の動機のきっかけとなって頂けたなら幸いである。
当サイト内の関連ページもお楽しみください

基礎化学と生化学」 「植物
未来」 「ゲノムと生物学」 「タイムトラベル

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