運動– 運動の『なぜ？』 –

放物運動では、発射後も水平・鉛直速度の成分が時間とともに変化し、空気抵抗や風があると力の条件まで変わります。最高点、下降、抗力、風、回転まで、飛行中の時間変化に絞って解説します。

物体の速度差は、材質だけではなく、初速度、合力、質量、摩擦、空気抵抗、形状などの条件で決まります。自由落下・すべり台・終端速度を比較しながら違いの理由を解説します。

摩擦は一定値ではなく、静止時間、滑り出し、滑り速度の変更、荷重、発熱、摩耗、潤滑などに応じて時間的に変化することがあります。静止摩擦から動摩擦、stick-slip、速度・状態依存摩擦まで解説します。

加速度は物質固有の値ではなく、合力と質量の関係で決まります。同じ力と質量、自由落下、摩擦、空気抵抗、形状、円運動などを比較し、条件によって加速度が変わる理由を解説します。

空気抵抗は一定ではなく、物体の速度・姿勢・風・空気密度が変わるたびに変化します。抗力の変化が加速度を変え、次の速度がさらに抗力を変えるという時間的なフィードバックを解説します。

慣性は摩擦や空気抵抗の大きさではなく、並進運動では質量によって決まります。材質・密度・重さとの違い、外力による見かけの差、回転で質量分布が効く理由まで比較して解説します。

衝突力は一定ではなく、接触中に立ち上がってピークを迎え、再び0へ戻ります。硬さ、変形しやすさ、衝突速度、反発、温度などでピーク力・接触時間・力積がどう変わるかを解説します。

物体の落下は、真空中では質量によらず同じ重力加速度ですが、空気中では質量・形・面積・空気抵抗などで違って見えます。自由落下と現実の落下、終端速度まで比較して解説します。

振り子は現実には空気抵抗や支点摩擦でエネルギーを失い、振幅と最大速度が時間とともに小さくなります。大振幅では周期も振幅に依存するため、減衰に伴う時間変化を解説します。

円運動は、速さ・半径・質量・摩擦・張力・傾斜角などで必要な加速度や力が変わります。向心加速度v²/rと向心力mv²/rを軸に、車のカーブ、ひも、人工衛星まで比較します。