技術アジャスター試験の計算問題対策、第2回です。
前回は、速度・加速度・km/hとm/sの変換を確認しました。
今回は、B分野の力学でよく出てくる力・質量・加速度、そしてF＝maを、超基礎から確認します。
今回の学習順
🐣 超基礎 → 🌱 1個だけ計算 → 🔥 試験っぽい問題 → 🎯 過去問への橋渡し
F＝maは、怖い式ではありません。車を動かすために「どれくらいの力がいるか」を見る式です。
🐣 そもそも「力」って何？
最初から公式を覚えようとすると、急に難しく見えます。
まずは、日常の感覚で考えましょう。
止まっている車を押す。
走っている車をさらに速くする。
ブレーキで車を減速させる。
衝突して車の動きが変わる。
これらには、すべて力が関係しています。
初心者向けには、まずこう考えればOKです。
力 ＝ 物の動きを変えようとするもの
止まっているものを動かす。動いているものを速くする。遅くする。向きを変える。
そういう「動きの変化」に関係するのが、力です。
🐣 「質量」と「力」は違う！
ここはかなり重要です。
試験では、kgとNが出てきます。この2つをごちゃ混ぜにしないことが大事です。
1000kg
車の質量です。
その物体がどれくらいの質量を持っているかを表します。
1000N
力の大きさです。
その物体に加わる力がどれくらいかを表します。
ポイント
kgとNは別物です。
kgは質量、Nは力の単位です。
kg ＝ 質量
N ＝ 力の大きさ
kgとNをごっちゃにしない！
🌱 F＝maを日本語にする
ここで、はじめて公式を出します。
それぞれの意味は、こうです。
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| F | 力 | N |
| m | 質量 | kg |
| a | 加速度 | m/s² |
日本語にすると、こうなります。
もっとかみくだくと、こうです。
重いものを、強く加速させるほど、大きな力が必要
🌱 まず1問だけ計算
問題
質量1000kgの車を、1m/s²で加速させます。
必要な力は何Nですか？
考え方
使うのは、F＝m×aです。
mに1000、aに1を入れます。
F ＝ 1000N
答え：1000N
🌱 加速度を2倍にすると？
同じ1000kgの車で比べます。
| 質量 | 加速度 | 必要な力 |
|---|---|---|
| 1000kg | 1m/s² | 1000N |
| 1000kg | 2m/s² | 2000N |
同じ車でも、強く加速させるほど必要な力は大きくなります。
🌱 車を重くすると？
今度は、加速度を2m/s²でそろえて、車の重さを変えてみます。
| 質量 | 加速度 | 必要な力 |
|---|---|---|
| 500kg | 2m/s² | 1000N |
| 1000kg | 2m/s² | 2000N |
| 2000kg | 2m/s² | 4000N |
同じ加速度なら、重い車ほど大きな力が必要
🐣 N（ニュートン）って何？
Nは、力の大きさを表す単位です。
読み方は「ニュートン」です。
1Nとは
1kgの物体を、1m/s²で加速させる力です。
ここでは、重力9.8m/s²の話までは深く入りません。
重力は次回「重力と斜面」で扱います。今回は、Nは力の単位だと押さえましょう。
🌱 Fだけじゃなくmとaも出してみる
F＝maは、力だけを求める式ではありません。
分からないものが変われば、見る場所も変わります。
力を求める → F ＝ m × a
質量を求める → m ＝ F ÷ a
加速度を求める → a ＝ F ÷ m
「公式変形」と考えると難しく見えます。
でも、初心者向けには「何を知りたいか」で決めればOKです。
例題
1500kgの車に、3000Nの力が加わりました。
加速度は何m/s²ですか？
3000 ÷ 1500 ＝ 2m/s²
答え：2m/s²
🔥 ちょっと試験っぽくしてみよう
問題1
質量1200kgの自動車に、2400Nの力が進行方向に作用した。
この自動車の加速度は何m/s²か。
考え方
文章が長くなっても、探すのはF・m・aだけです。
F＝2400N、m＝1200kg、知りたいのはaです。
2400 ÷ 1200 ＝ 2m/s²
答え：2m/s²
🔥 逆に力を求める問題
問題2
質量1500kgの自動車が、3m/s²で加速している。
自動車に作用している力は何Nか。
考え方
知りたいのは力Fです。
1500 × 3 ＝ 4500N
答え：4500N
ミニクイズ
Q1 力の単位はどれ？
A. kg
B. N
C. km/h
正解：B Nは力の単位です。
Q2 質量1000kgの車を2m/s²で加速させる。必要な力は？
A. 500N
B. 1000N
C. 2000N
正解：C 1000×2＝2000Nです。
Q3 2000kgの車と1000kgの車を同じ加速度で加速させる。より大きな力が必要なのは？
A. 1000kg
B. 2000kg
C. 同じ
正解：B 同じ加速度なら、重い車ほど大きな力が必要です。
Q4 1500kgの車に3000Nの力が作用した。加速度は？
A. 0.5m/s²
B. 2m/s²
C. 4500m/s²
正解：B 3000÷1500＝2m/s²です。
今日覚えるのはこれだけ
今回はこのポイントが分かればOKです。
① F → 力 → N
② m → 質量 → kg
③ a → 加速度 → m/s²
④ 力を求める → 質量 × 加速度
⑤ 加速度を求める → 力 ÷ 質量
⑥ 質量を求める → 力 ÷ 加速度
⑦ 重い車ほど、同じ加速度にするためには大きな力が必要
🎯 アジャスター試験ではここから発展する
今回覚えたF＝maは、これから出てくる計算の土台です。
重力、斜面、摩擦、衝突、運動量などは、いきなり別世界の話ではありません。
まずは「力＝質量×加速度」が分かることが大切です。
今はF＝maだけ分かればOK！
次回：③ 重力と斜面
次回は、今回のF＝maを使って「じゃあ重力って何Nなの？」へ進みます。
・mgって何？
・重力9.8m/s²って何？
・斜面ではなぜ力を分ける？
・sin、cosを最低限だけ覚える
・30°、45°、60°
・実際の問206へ
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