力学
逆向きの力
箱が減速し停止し、運動量を即座に止めるには小さすぎる力で逆方向に動き出すのを観察してください。
逆向きの力 — インタラクティブな力学シミュレーション。箱が減速し停止し、運動量を即座に止めるには小さすぎる力で逆方向に動き出すのを観察してください。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
合力と減速度
運動に逆向きの力が働くと、合力は各力より小さくなり、物体は減速します。
このブロックは右に動きますが左向きの力を受けます。合力はすべての力のベクトル和なので、ブロックは遅くなり、止まり、逆方向に動き得ます — 逆向きの力が働くニュートン第二法則の具体例です。
- F_net = ΣF
- a = F_net / m
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
右へ動く物体を反対向きの一定の力で引きます。時間が経つと運動はどうなるでしょうか？
検討する予測
- 減速して永久に停止します
- 減速して停止し、その後反対方向へ加速します
- 短時間減速した後、低い一定速度を保ちます
可変的な役割
設定するもの：
- 質量 m (kg)
- 初速度 v₀ (m/s)
- 反対向きの力 F (N)
測定するもの：
- 初期運動量 p = mv (kg·m/s)
- t = 4 s の速度 (m/s)
実験の進め方
- opposing-forces シミュレーションを開いて Reset を押します。
- 物体の速度プローブを有効にします。
- 各試行で初速度を設定し、Play を押します。タイムラインで t = 4 s に一時停止し、速度を記録します。
支配方程式
運動量 — p = m·v
反対向きの力が働く前の運動量は、物体の質量と初速度で決まります。
ニュートン第二法則 — F = m·a
一定の反対向きの力を質量で割ると一定の減速度が得られ、物体を減速、停止、そして反転させます。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について初期運動量 p = mv の計算過程を示します。
- a = F/m を使って各試行の t = 4 s の速度を予測し、表と比較します。物体は元の向きに動いていますか、瞬間的に静止していますか、それとも後退していますか？
実験以外での活用
- 反対向きの力が同じまま質量を2倍にすると、停止までの時間は長くなりますか、短くなりますか？F = ma を用いて説明します。
- 実際の面を滑る物体には摩擦も働きます。摩擦によって、この理想化シミュレーションの予測より早く止まりますか、遅く止まりますか？
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- 逆向きの力へようこそ
- ブロックを選択
- 再生
- 減速
- データを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。