■ちょっとした物理の質問はここに書いてね284■

＝＝＝質問者へ＝＝＝

重要　【　丸　投　げ　禁　止　】

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1. 教科書や参考書をよく読む
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4. 宿題を聞くときは、どこまでやってみてどこが分からないのかを書く
・質問に対する回答には返答してね、感謝だけでなく「分からん」とかダメ出しでもOK
・質問するときはage＆ID表示推奨
・高度すぎる質問には住人は回答できないかもしれないけれど、了承の上での質問なら大歓迎

＝＝＝回答者へ＝＝＝

・丸投げは専用スレに誘導
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・質問者の理解度に応じた適切な回答をよろしく
・単発質問スレを発見したらこのスレッドへの誘導をよろしくね
・逆に議論が深まりそうなら新スレ立てて移動するのもあり
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物理の質問スレは309で終了しました。
このスレは物理の質問スレではありません。

力学で
f=ma
質量と加速度は測定できます
力の測定はどうやるのでしょうか？

>>4
ちなみに
質量と加速度は、それぞれどうやって測定するのですか？

質量は秤で加速度は位置の記録から計算します

秤で測るのは重力質量。f=maのmは慣性質量
両者の一致を無条件で仮定してることになるね

さらに秤で測っているのは直接的には力だ。力の測定はどうやるのでしょうか？という疑問を抱いている人が、秤で何を測れたつもりなのだろうか

>>6 >>7
長さと時間の物理学的な定義は既存として
「重力質量」とニュートンの第二法則から「慣性質量」の定義が有る
ということになるが、

物理実験から「重力質量」と「慣性質量」が比例することが、誤差の範囲で成り立つ！
それが厳密に成り立つと仮定すると「等価原理」になる。

ニュートン力学（の範囲）では、ニュートンの３法則、等価原理、万有引力の法則が基本原理
といえる、それらは証明不可（公理系）である。

つまり、ニュートン力学の理論では、力Fは質量mと加速度aの積で定義されたベクトル量
F = ma

運動方程式が力の定義式？？？

ニュートンの第二法則を運動方程式として使う目的なら左右を逆にして

ma = f -> md^2x/dt^2 = f　として微分方程式を解き位置xを計算すればよい。

等式に左右とかないです

等式の左辺に求める式を書くのが常識

方程式で何をしたいのか、自分でもワカラナーイ奴には等式の左右などどうでもいいわ

電磁気学の鏡像法について質問です。 広い平らな導体の表面から距離 $a$ の位置に点電荷 $q$ が置かれている。
このとき生じる電場、および導体表面に誘起される電荷密度を求めよ。

この導体が接地されている場合と接地されていない場合で電場は変わるんですか？

>>14
>広い平らな導体の表面
>表面から距離 a の位置に点電荷 q

・前提条件から定常状態では導体は等電位で、表面の電場は垂直。
・電荷qが有っても導体全体の電位変化が無視できる。

結果、この広く大きな導体表面の電場は接地の有無で変わらない。

鏡像法で境界面の対称位置に-qの電荷を置いた空間の電場と対称になる
導体表面の電場（と電荷密度）はq,a,ε,位置xだけの式になる。

力学 Mechanics
力学の枝として　運動学 Kinetics, 動力学 Dynamics, 静力学 Statics がある
運動学は運動を記述する　運動の原因は問わない　つまり「力 force」は考えない
一般の人に力学を説明するとき、質量は日常的に知っているし、
（重力質量と慣性質量の違いは高校物理でもやらない）
加速度もていねいに説明するとわかってもらえるが
いちばんやっかいなのは力
静力学は力が見えないから
動力学として真空中の運動で、力は電気力あたりで説明するのがいいかと思う
あなたならどう説明する？
作用・反作用の法則も説明がむずかしい

下らないので、俺なら説明しない。

物理を選択する高校生がいなくなる

角速度はベクトルであることを証明してください。

山内恭彦『一般力学』に、

「速度の合成がベクトル加法に従うことは、同時に2つの速度を有する点の運動、例えば動く車に乗っている物体が車に対して運動するときの速度、流水上の船の運動の速度などよく知れた例で証明することができる。」

と書かれています。速度の合成がベクトル加法に従うことは位置ベクトルがベクトル加法に従うことと微分の線形性により明らかではないんですか？

何ページに書いてあります？

>位置ベクトルがベクトル加法に従うことと微分の線形性

物理現象の力の性質を後から数学が取り込んで公理化しただけ

速度の合成がベクトル加法に従う（ように見える）から速度をベクトルで扱うだけであって
観測事実の裏付けなしに明らかとか言えるもんじゃない。実際相対論では成り立たないし

>実際相対論では成り立たないし
嘘

特殊相対性理論でも速度,力の合成でベクトル加法が成り立つ（線形変換）
ただし
ローレンツ変換で観測量ベクトル自体が変換されるから成り立たないように見える

一般相対性理論では座標変換が非線形変換だから基本的に成り立たない

力学の入門書で一般相対性理論のことまで考えて説明しますか？
単なる自己満足ではないですか？
なぜ、そんなことを書いたのか理由を書くべきではないですか？

というか厳密には成り立たないなら、

例えば動く車に乗っている物体が車に対して運動するときの速度、流水上の船の運動の速度などよく知れた例で証明することはできない

というのが正しいことになりますよね。

証明することはできない、それが何かって話だな。んなことどや顔で指摘って、科学的方法論をなにもわきまえてないという自白でしかない
物理理論で証明できるものなんて何もないよ。観測事実に基づいて信頼できそうなものを証明不要の原理として理論を組み立てるそれだけ
で、観測事実に反する結果が出てきたら最初の原理が間違っていたとしてより信頼できそうな原理に置き換えていくその繰り返し

相対論における合成速度(u+v)/(1+uv/c^2)のどこが線型変換なんだか

>>28
オマエは座標系の線形変換の定義がまったく分からないだけ

で、ローレンツ変換の下での速度合成のどこが座標系の線型変換なのかな？

以前、逆二乗力の下での多体の運動方程式が線型だ（なので万有引力に従う多体の運動はカオスにならない）とかほざいてた呆け爺がいたけど、その同類かな

山内のおっさん何言ってるかわからないので、数式を中心にして飛ばし読みしている。

>>32
>数式を中心にして飛ばし読み

それだと、「応用数学」だけになってしまうだろが、
物理学は物理現象を物理原理から構成して、「応用数学」で記述する学問といえる
基本的な概念を理解するには文章を読解するしかない。（名著が選ばれる理由）

あんたアホだね。
物理は自分で考える、という意味だよ。

小出の本も更に分かりにくいので問題だけを見ている。

>>34
>物理は自分で考える
(笑)
天才的な奴なら可能だがオマエの知能ではたぶん無理だ、
”いいね”が多い教科書買って勉強するか、それでもだめなら無理だから諦めろ
名著を収集して”解ったつもりになる”のもいいだろ

原子の直径に比べて原子核はすごく小さいそうですが
原子炉でそんな小さな原子核に中性子が衝突できるのはなぜでしょう？

原子核の直径は数フェムトｍで10^-15m
原子が1オングストロームだとすると、相当小さいです

>>37
中性子の密度（単位体積中の中性子の数）が増えれば増えるほど
単位時間に原子核と衝突する(強い力の引力範囲)確率が１に近づく。
（等１当てるのに宝くじを大量に買う奴と同じ）

プロは効率的に確率を上げる努力を惜しまないが、素人は運まかせだから勝てない。

自分で考えないやつがいる、てのも驚きだな。
何度聞いてもいまだに驚きを隠せない。

ぷっちーポポ　ぷちプラーイ

>>37
ウランって原子核が大きいでしょ
それを濃縮して利用するつまり的がより大きくなるから当たりやすくなる

U235を精製することだ。

アホにも程がある。

>>42
ウランの濃縮ってそんな意味じゃねーよ。濃縮前後で密度なんかほとんど変わっちゃいない

>>37
1個1個は小さいがアボガドロ数オーダーで集めればどれかに当たるようになる。それだけ
充分な量集めれば核分裂が持続するほどになる。それが臨界

>>38-39
>プロは効率的に確率を上げる努力を惜しまない

発電所の原子炉で使う核分裂核U235の濃度5%、残りU238が95%

U235は熱中性子（低運動エネルギー）で核分裂するが、U238は吸収する確率が小さい
それを利用して、発生した高速中性子を大量の水などで減速して熱中性子に変える

さらに周囲の中性子反射材で熱中性子の外部拡散を防ぐことで連鎖反応に十分な
確率の中性子の密度（中性子の数）を作り出す。吸収材で核分裂を安定化する。

ちなみに核分裂爆弾の核分裂核U235の濃度90%以上では、中性子吸収するU238が少ない
から発生した高速中性子のまま核分裂の連鎖反応が起こり、減速も吸収も必要ない。
つまり
少量の中性子源と火薬による爆縮などでU235の密度を急激に増大させただけで核爆発する。

>>濃縮前後で密度なんかほとんど変わっちゃいない

遠心分離機等でU235を精製する。

>>46
>少量の中性子源と火薬による爆縮などでU235の密度を急激に増大させただけで核爆発する。

原子力発電所の原子炉でU238が中性子吸収してプルトニウムPu239が生産され続けてる
化学処理によりPu239を分離できる。さらに自発的核分裂するPu240が含まれてるから
未臨界状態のプルトニウムを火薬で爆縮するだけで瞬時に超臨界になり核爆発する。

現在、日本のプルトニウム保管量は44トンに達してるIAEAが厳重に管理しているが
日本には爆弾の機材も爆縮技術も既に確立されており、町工場レベルでも核爆弾を
数か月で製造可能である。（非常事態になれば数1000個以上の核弾頭が製造可能だ）

つまり、現在の日本は潜在的な核保有大国であり、国家非常事態の核抑止力を現に保有している。
その事実は平和ボケした日本人より仮想敵国の中露朝政府の方が正しく認識してる。

ムーニーちゃんしんぷのおじさんだい

>>48
作るだけならできないことないんだろうけど、実験する場所がないんだよね。
実験もしないものをここ一番で使えるかというと使わないでしょ。
使う局面なんてそうそうないだろうし。

>>50
>実験する場所がない　実験もしないものをここ一番で使えるか

現代の日本ではプルトニウムの核分裂理論が原子炉等で詳しく研究済み
爆縮技術が既に実用化され通常爆弾、巡航ミサイルを毎日生産中である。

防衛省が所有するスパコン等で簡単に核爆発シミュレーションができる
現に模擬爆弾のシミュレーション済みだろう。

つまり現代の日本では
爆縮装置が実験済みなら、実際に核爆発実験しなくとも十分信頼できる
核弾頭が短期間で製造できるといえる。

現代から比べれば製造技術も理論計算能力も貧弱だった
大戦末期のアメリカは天才フォンノイマンが爆縮型の理論と計算を完成
ロスアラモスの核実験、ファットマンの長崎投下で確実に核爆発した。
(ウラン型のリトルボーイは核実験すらしてない)

物理学では正しい物理理論から演繹計算された結果が、現実でも確実に起こる。
といえる

ウラン型のリトルボーイはU235が約64kgで15キロトンのエネルギー
プルトニウム爆縮型のファットマンはPu239が約6.4kgで21キロトンのエネルギー

名前に相反して
爆縮型のファットマンは核分裂物質が1/10の量で10倍以上のエネルギー効率
が得られ小型化が可能。

>>51
国家の命運を左右するものをシミュレーションでうまくいったというだけで運用する奴はいないだろう。
「一回も試したことないけど理論上大丈夫です」なんてもの怖くて使えない。

リトルボーイはまさに「一回も試したことないけど理論上大丈夫です」のシロモノだったわけだが

だから実験したんじゃないか。日本で

戦時環境で爆撃機から核爆弾を投下して設計通り爆発しなければマンハッタン計画の
責任者全員が処罰されただろ
アメリカの科学者達は確実に核爆発すると確信していた、日本軍の様に神風任せではない。

フォンノイマンは米核戦略の最高顧問と成り周囲はまるで国防総省のようだった

リトルボーイが不発に終わってたらウラン爆弾の構造とともに大量の濃縮ウランをただでくれてやってたことになる。爆発する確信なしに実験で使えるかっての

実際に実験してみなければ核爆発するか判らないというのは物理学（科学）ではない！
（やって見なければ判らないと思い込んでる日本人が今でも多い）

量子力学では個々の原子核の核分裂は確定しないが、核爆弾の様に莫大な数の原子核
からなる多体系、つまり核爆弾では確率１に幾らでも近づけることが可能である。

爺さん、やたら日本人が日本人がと言うクセがあるが、今後「地球人が」と言ってくれ
そうすりゃこの方地球外の方なんだなとわかるから、普段の言動が全部すっと腑に落ちる

俺はフォンノイマンが地球人の脳に住み着いた宇宙人ではないかと考えてた
でなければ超人的な知能と記憶力と計算力が理解できない。

でーぼん　しゃいあー　たーろ？
たろたーろ　たろたーろ　たろたーろ
でーぼんしゃいあーたろたーろ

エネルギーは保存する。
1/2mv^2はガリレイ変換でも保存しない。

相対速度０の座標系でしか保存しない。

スケートのスピンでは、各速度は中心からの距離の二乗に反比例する。
また、エネルギーも同じく距離の二乗に反比例する。

r→0で→∞？

ブツブツうるさい

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ムーニーちゃんしんぷのおじさんだい

物理は英語だ！
Can you speak English?
I have a project!

>>71
「物理」って漢字で書いてるじゃないか？

i cannot write english words

でぼぼぼ　しゃいあー　たろう　パー

でぼん　でぼーん

2つの物体が衝突した瞬間、互いに力を及ぼし合うというのは、暗黙の仮定ですか？ そもそも床に物体が静止しているという状況で、床から物体に力が働いているというのは、ニュートンの運動法則から導かれるものです。ですが、この床から物体に働く力の正体については例えば、高校の教科書には何も書かれていません。完全にブラックボックスです。万有引力、クーロン力だけが正式に扱われている力だと思います。

>>76
>床から物体に働く力の正体については例えば、高校の教科書には何も書かれていません。
>完全にブラックボックスです。

高校生レベルのニュートン力学でも落ちこぼれ続出の現状で、現代の物性理論（量子力学）
の教育などそもそも無理だ。
大多数はそんな学習しなくとも生活できる、国語、英語、スマホPCの操作法のほうが重要だ。
（スポーツ選手の様に日本も科学のエリート教育すれば別だが）
それを理解したい高校生は理工系の大学に入学して遊ばずに勉強すれば解る。

力学ではニュートンの3法則を原理（公理）として力が定義されてる
その定義が成り立つ物理作用を力という。

力学では物体の応力として物理定数が記述されてる（建築材料などでも同様）
それらの物理定数は、量子力学の電磁気力から説明できると知ってればいいだけ。

昔から日本は体育会系エリートが支配してる、彼らに都合のいい教育環境になってる
理工系も専門バカに甘んじてたが、AIをどちらが握るかで支配権が変わるだろ。

>>77

そのような教育態度が高校物理を理解し難くしてはいないでしょうか？
衝突の際に働く力はどんな力なのか、結論だけでも書くべきだと思います。

>>76
論点がズレているかもしれんが、床の材質によって落下した物体に加わる力は変わるのではないか？
コンクリートにぶつかるのと、ゼリー状の物にぶつかるのでは落下した物体に加わる力は違うし。
授業でやるレベルでは床に加わった力は100%落下した物体に跳ね返ると考えるのかもしれんが。

衝突の時の力の正体はクーロン力だろう。
物体が変形すると相互の位置がずれるので力が働く。
原子同士がバネでつながっている感じ。
バネの正体はクーロンポテンシャル。

力学の話ですが、慣性力というものがあります。 これはなんか当たり前のことを話しているだけのように見えます。 ですが、そういう力を考えると、確かに思考が楽になるという実際的な効果はあると思います。 人間の脳はこんなトリック1つで思考が楽になったり大変になったりするのかと呆れてしまいますが。

本人が知ってると思ってることは、
あってようが間違ってようが勘違いだろうが、
本人にとってはもうあたりまえ

>>力学の話ですが、慣性力というものがあります。
>>これはなんか当たり前のことを話しているだけのように見えます。

どういう風に当たり前なの？