2014年10月20日月曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第8講 磁気のミステリー
にほんブログ村
第8講は、磁気のミステリーです。とても、ここは面白いのですが、本を読んでいて感じたのが文章のみではわかりにくいことでした。ルーウィン教授の講義が日本語字幕で公開されれば良いのにと思います。
この本も、元は英語で書かれていたので、ルーウィン教授も講義を見てくれという感じです。
アメリカの大学の講座を一般に公開する姿勢には素晴らしいものと、自信があることがわかります。
日本は国立大学を頂点にしているにもかかわらず、国民のために講座を公開するという姿勢が少なすぎますね。
・オーロラはなぜ極地に現れるか
太陽風から放出される陽子、電子の荷電粒子が、地磁気により磁極のある極地に降下していくことで、大気の酸素、窒素とぶつかり、電磁エネルギーとして光る。
そのほか、ここでは、磁性体の話や、地磁気がなぜできるのかとてもわかりやすく説明されています。
・電流は磁場を生む
エルスデッドは電流が磁場を生むことを実験中に見つけ、ファラデーは導線のコイルに、磁石を通すと電流が流れることを発見した。モーターの原理の発見。
・電気を運動に変換するには
ここでは、モーターの話。
・モーターを作る
私の上のノートにもあるように、モーターの作り方を教えてくれる。
・磁力で空中浮揚を実現する。
こんなに簡単に、磁力で空中浮揚できるとは知りませんでした。金属板とコイルに交流電流を流すだけでよいのは驚きでした。
・磁力を使った高速鉄道
リニアモーターカーの原理はそれほど難しいものではないけど、超電導材の上に磁石を乗せると浮上する効果が驚きです。本当に理解できている人は少ないようですよ。マイスナー効果ともいうらしい。
・マクスウェルの並外れた偉業
電気と磁気の4つの方程式
1.電気の法則
2.磁気の法則
3.ファラデーの法則、変化する磁場がどう電場を生むか
4.アンペールの法則の改良、変化する電場がどう磁場を生むか
これらの方程式から、電磁場の存在を予言し、速度は光速に等しいことを導いた。光は電磁波であることがわかる。
しかし、本にはなかったが、フレミングの左手の法則(磁場内において電流が流れる導体に力が発生する現象)がないのが不思議…。マクスウェルの方程式には力が入ってない・・・。
2014年10月13日月曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第7講 電気の奇跡
いよいよ、第7講は電気です。
物理学では電磁気学として、ひとつの分野になりますが、ルーウィン教授のこの講義では、難しい理論よりも自然現象を中心として、直感的にわかるような説明になっています。数式などは基本ありませんが、今後本格的に、電磁気学を学ぶときの基礎になると思います。
序論では、琥珀をこすることで静電気が生じること。琥珀はギリシア語で「エレクトロン」から電気の「エレクトリシティ」がきていること。
琥珀のような、擦ると物体が電荷を帯びることを「摩擦帯電効果」(トライボエレクトリック・エフェクト)と言う。
帯電列…2種類の物体間の殿下の帯びやすさの順に並べたもの。離れるほど擦りあわせたときの電荷が帯びやすい。
・フランクリンの「電気流体」説
すべての物質には、「電気流体」あるいは、「電気火」が浸透している。
フランクリン、「火」を多く含む物質は正電荷、「火」が足りないと負電荷と考えた。
また、電荷は保存されること。「電気火」が多くも物質ほど、互いに近づくほど、より「反発」、「引き合う」力が強くなる。
「導体」「不導体」があることも知っていた。
・人間が思考できるのも電気があるからだ
私たち脳細胞の間で電気信号が行き来している。
基本、この世界のほとんどは電気現象によってなっている。
・電子をこそげとる。
陽子がプラスになったのは、フランクリンがガラス棒を絹布で擦って、ガラス棒が帯電したのをプラスとしたから。
原子核を野球ボールとして、電子はなんと800メートル先にある。なんと、スカスカなのか。
原子核の中には、正電荷を持つ陽子と電荷のない中性子、その周りに負電荷の電子がある。全体として、陽子の数=電子の数であり、電気的に中性となる。
現に、純粋1000万個の分子中、イオン化して電荷が偏っているのは1個、地球上のほとんどの物質は電気的に中性。
電子が不足している物質は、プラスの電荷を帯びている。電子が過剰に持っている物質はマイナスの電荷をもっている。
ほとんどの金属は、電子が金属の原資の中を自由に動く、導体である。
空気自体は、絶縁体だが、水分があると電荷が流れ出す。ドアノブなどに手が当たった時に感じる電気ショックは空気が乾燥しているときが多い。
・櫛を使った実験
櫛を絹布で擦り、マイナスに帯電させ、紙切れに近づけると、櫛にくっついたり、くっついてもすぐに離れたりと面白い動きをする。
これは、紙切れの電子は自由に動けないので、櫛のマイナスの帯電の影響を受け、紙の原子レベルで電子の偏りができ(誘電)、誘電分極により櫛にくっつく。しかし、櫛の電子が紙切れに移動すると、反発と紙の重みとで離れていくものがある。
クーロンの法則…このように帯電により、同電荷の物質は反発し、異電荷の物質は引き合う。厳密には、二つの電荷の積に比例し、二つの粒子間の距離の2乗に反比例する。
1クーロンは6×10の18乗個の電荷(正電荷なら陽子の数、負電荷なら電子の数)
・電子が働き、物は引き合う
誘電は、不導体だけでなく導体でも起こる。
ゴム風船の性質が興味深く、誘電の学習の理解に良い。
・火花とは何か
電場とは、荷電粒子などが、力が働く場のこと。
電場の強さは…ボルト/メートル 物体のボルト数は、その物体の「電位」を表す。
1ボルト1クーロンの正電荷を電場中を動かすために1ジュールかかったとする。その間の電位差が1ボルトという。
もちろん、正電荷を中心に考えているが、負の電場の中を、1クーロンの正電荷が引力で動いた場合、負のエネルギーとなる。逆に元の位置に戻るためには、正のエネルギがかかる。
電流…電位差の中を(高い電位から、低い電位へ)流れる電荷が、電線の中を1秒間に1クーロン電荷が通過している電流の量を1アンペアという。
ところで、静電気の時に生じる火花は?
静電気において、ドアノブに手をやった時に、電子がその隙間に飛び込んで空気をイオン化する。そうすると、さらに多くの電子が飛び込む。この時の空気のイオンが、空気中の電子と再び結びつき、エネルギーの一部を光として放出する。
・電流が人体に危険な理由
電荷が体内に流れると、筋肉が収縮し、痙攣が止まらない。
1秒未満でも0.1アンペア以上の電流が心臓を通過すると、死に至る危険がある。
・稲妻は地表から空へも走る。
雷は、雲から地表へ、地表から雲へ両方向に走る。
雷の音…雷のエネルギーは空気を2万度に熱する⇒超高温⇒空気から強力な圧力波⇒冷たい空気にぶつかる⇒音波が生じる。
・スニーカーを履いていても被雷する
スニーカーやゴム底の靴では、雷の威力には無意味。
自動車の中は安全というが、現在の自動車はグラスファイバー製も多く疑問、確かに、雷などの高周波電流は導体の外側を流れる「表皮効果」がある。
ベンジャミン・フランクリン…雷実験、雷の中たこをあげ、濡れた麻糸のたこ糸の末端に、金属のカギをぶら下げ、そこから自分へは電気を通しにくい絹糸で実験。その金属のカギが雷の電荷を集めたとして、ライデン瓶(電気をためるコンデンサーみたいなもの)へ金属のカギをくっつける。そして、ライデン瓶を触って静電気と同様な電気ショックがあることから、雷は電気であるとした。しかし、この実験は真実か怪しいらしい。
あと、まったく勘違いで避雷針も作った。フランクリンの考えそのものは、避雷針が雷の電荷を吸い取って、雷を落ちにくくするという発想だった。ただ、幸運だったのは、避雷針に雷が落ちて、地面に逃げたことで、雷を直接避雷針で受けて建物を守るという役目を果たした。
以上、電気の講義は幅広く、理論的な面での解説は表面的でしたが、具体的現象に関しては興味深い内容だったと思います。
にほんブログ村
物理学では電磁気学として、ひとつの分野になりますが、ルーウィン教授のこの講義では、難しい理論よりも自然現象を中心として、直感的にわかるような説明になっています。数式などは基本ありませんが、今後本格的に、電磁気学を学ぶときの基礎になると思います。
序論では、琥珀をこすることで静電気が生じること。琥珀はギリシア語で「エレクトロン」から電気の「エレクトリシティ」がきていること。
琥珀のような、擦ると物体が電荷を帯びることを「摩擦帯電効果」(トライボエレクトリック・エフェクト)と言う。
帯電列…2種類の物体間の殿下の帯びやすさの順に並べたもの。離れるほど擦りあわせたときの電荷が帯びやすい。
・フランクリンの「電気流体」説
すべての物質には、「電気流体」あるいは、「電気火」が浸透している。
フランクリン、「火」を多く含む物質は正電荷、「火」が足りないと負電荷と考えた。
また、電荷は保存されること。「電気火」が多くも物質ほど、互いに近づくほど、より「反発」、「引き合う」力が強くなる。
「導体」「不導体」があることも知っていた。
・人間が思考できるのも電気があるからだ
私たち脳細胞の間で電気信号が行き来している。
基本、この世界のほとんどは電気現象によってなっている。
・電子をこそげとる。
陽子がプラスになったのは、フランクリンがガラス棒を絹布で擦って、ガラス棒が帯電したのをプラスとしたから。
原子核を野球ボールとして、電子はなんと800メートル先にある。なんと、スカスカなのか。
原子核の中には、正電荷を持つ陽子と電荷のない中性子、その周りに負電荷の電子がある。全体として、陽子の数=電子の数であり、電気的に中性となる。
現に、純粋1000万個の分子中、イオン化して電荷が偏っているのは1個、地球上のほとんどの物質は電気的に中性。
電子が不足している物質は、プラスの電荷を帯びている。電子が過剰に持っている物質はマイナスの電荷をもっている。
ほとんどの金属は、電子が金属の原資の中を自由に動く、導体である。
空気自体は、絶縁体だが、水分があると電荷が流れ出す。ドアノブなどに手が当たった時に感じる電気ショックは空気が乾燥しているときが多い。
・櫛を使った実験
櫛を絹布で擦り、マイナスに帯電させ、紙切れに近づけると、櫛にくっついたり、くっついてもすぐに離れたりと面白い動きをする。
これは、紙切れの電子は自由に動けないので、櫛のマイナスの帯電の影響を受け、紙の原子レベルで電子の偏りができ(誘電)、誘電分極により櫛にくっつく。しかし、櫛の電子が紙切れに移動すると、反発と紙の重みとで離れていくものがある。
クーロンの法則…このように帯電により、同電荷の物質は反発し、異電荷の物質は引き合う。厳密には、二つの電荷の積に比例し、二つの粒子間の距離の2乗に反比例する。
1クーロンは6×10の18乗個の電荷(正電荷なら陽子の数、負電荷なら電子の数)
・電子が働き、物は引き合う
誘電は、不導体だけでなく導体でも起こる。
ゴム風船の性質が興味深く、誘電の学習の理解に良い。
・火花とは何か
電場とは、荷電粒子などが、力が働く場のこと。
電場の強さは…ボルト/メートル 物体のボルト数は、その物体の「電位」を表す。
1ボルト1クーロンの正電荷を電場中を動かすために1ジュールかかったとする。その間の電位差が1ボルトという。
もちろん、正電荷を中心に考えているが、負の電場の中を、1クーロンの正電荷が引力で動いた場合、負のエネルギーとなる。逆に元の位置に戻るためには、正のエネルギがかかる。
電流…電位差の中を(高い電位から、低い電位へ)流れる電荷が、電線の中を1秒間に1クーロン電荷が通過している電流の量を1アンペアという。
ところで、静電気の時に生じる火花は?
静電気において、ドアノブに手をやった時に、電子がその隙間に飛び込んで空気をイオン化する。そうすると、さらに多くの電子が飛び込む。この時の空気のイオンが、空気中の電子と再び結びつき、エネルギーの一部を光として放出する。
・電流が人体に危険な理由
電荷が体内に流れると、筋肉が収縮し、痙攣が止まらない。
1秒未満でも0.1アンペア以上の電流が心臓を通過すると、死に至る危険がある。
・稲妻は地表から空へも走る。
雷は、雲から地表へ、地表から雲へ両方向に走る。
雷の音…雷のエネルギーは空気を2万度に熱する⇒超高温⇒空気から強力な圧力波⇒冷たい空気にぶつかる⇒音波が生じる。
・スニーカーを履いていても被雷する
スニーカーやゴム底の靴では、雷の威力には無意味。
自動車の中は安全というが、現在の自動車はグラスファイバー製も多く疑問、確かに、雷などの高周波電流は導体の外側を流れる「表皮効果」がある。
ベンジャミン・フランクリン…雷実験、雷の中たこをあげ、濡れた麻糸のたこ糸の末端に、金属のカギをぶら下げ、そこから自分へは電気を通しにくい絹糸で実験。その金属のカギが雷の電荷を集めたとして、ライデン瓶(電気をためるコンデンサーみたいなもの)へ金属のカギをくっつける。そして、ライデン瓶を触って静電気と同様な電気ショックがあることから、雷は電気であるとした。しかし、この実験は真実か怪しいらしい。
あと、まったく勘違いで避雷針も作った。フランクリンの考えそのものは、避雷針が雷の電荷を吸い取って、雷を落ちにくくするという発想だった。ただ、幸運だったのは、避雷針に雷が落ちて、地面に逃げたことで、雷を直接避雷針で受けて建物を守るという役目を果たした。
以上、電気の講義は幅広く、理論的な面での解説は表面的でしたが、具体的現象に関しては興味深い内容だったと思います。
にほんブログ村
2014年10月11日土曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第7講以降 今後の予定
このブログ、みなさんちょくちょく見にきてくれてありがとうございます。
今後は、電気、磁気、エネルギーの3講義の後、本来の、ルーウィン教授の分野の宇宙は、さらっとまとめて終わりたいと思います。
そうでないとなかなか終わりませんよね。
よく、物理のブログで、多くの本を読んだかのように紹介している方もいらっしゃるのですが、本当に全部読んで、理解したのかとても不思議です。
私など、凡人には、頭が上がりません。
1冊読むのに、専門書はやはり10日はかかるでしょうか?
しかも今回のように要旨をまとめながら、ノートにすると余裕で1ヶ月はかかります。
私は、仕事がコンピュータ分野のため、システムの維持、メンテナンスで、「ひい、ひい」言っており、家に帰ったらへとへとです。
それで、この「これが物理学だ!」は今月で終わりにして、次は「フーリエの冒険」へ進みます。
この本は、20年以上前からあるのですが、現在も版を重ねています。
フーリエの冒険と書かれているので、フーリエ級数、展開を学ぶと思いきや、高校数Ⅲあたりからの数学をみっちりと「なぜそうなのか」がくどいぐらい説明されています。
にほんブログ村
今後は、電気、磁気、エネルギーの3講義の後、本来の、ルーウィン教授の分野の宇宙は、さらっとまとめて終わりたいと思います。
そうでないとなかなか終わりませんよね。
よく、物理のブログで、多くの本を読んだかのように紹介している方もいらっしゃるのですが、本当に全部読んで、理解したのかとても不思議です。
私など、凡人には、頭が上がりません。
1冊読むのに、専門書はやはり10日はかかるでしょうか?
しかも今回のように要旨をまとめながら、ノートにすると余裕で1ヶ月はかかります。
私は、仕事がコンピュータ分野のため、システムの維持、メンテナンスで、「ひい、ひい」言っており、家に帰ったらへとへとです。
それで、この「これが物理学だ!」は今月で終わりにして、次は「フーリエの冒険」へ進みます。
この本は、20年以上前からあるのですが、現在も版を重ねています。
フーリエの冒険と書かれているので、フーリエ級数、展開を学ぶと思いきや、高校数Ⅲあたりからの数学をみっちりと「なぜそうなのか」がくどいぐらい説明されています。
絵がとってもかわいいですね。
でも、なかなか厚い本ですよ!
にほんブログ村
2014年10月5日日曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第6講 ビッグバンはどんな音がしたのか
この第6講は、音に関しての講義になっています。雷の経験などから、光ってから音がなるまでを数えて、何キロ先で雷が落ちたとかよく話します。ここでは雷の話はなかったのですが、空気の中を伝わる音の進む速さが、おおよそ340メートル/秒ということ。媒質によってかなり異なるらしく、水中の音の速さは空気中の4倍、鉄では15倍の速さらしいです。しかし、私は音楽の演奏に興味がなかったので、ルーウィン教授の音楽の楽器の音が大きくなる原理や音色に関して細かく文章で書かれても、正直わかりにくかったです。インターネットとかで調べたりもしました。とまあ、今回の講義も知らないことがたくさんありました。以下、簡単に要旨します。
まず、音波には三つの量的特性があとのこと。
1.周波数、2.波長、3.振幅
・振幅が音の大きさを決める
たとえば、ピアノの鍵盤をやさしく叩いても、もしくは強く叩いても、同じ音色だが、音の大きさが違う。音の強弱は音波の振幅の大小です。
なお、よく騒音など何デシベルという単位で測るのも、音の大きさを表すものですが、人間の感覚に置き換えているので、けっこう難しい式になります。(対数logの形式)
人間が聞こえる音の範囲は20Hz~20000Hzまで、でも、年をとると高い音が聞こえなくなります。
・宇宙における音波
宇宙は真空だから音が伝わらないと単純に考えてはいけない。
宇宙にも、水素の原子核(プロトン)、電子、などのプラズマ状態の物質が存在する。
プラズマとは、イオン化した気体。
このように、物質が存在するところには圧力波が生じることができる。
・ビッグバンはどんな音がしたのか?
ビッグバンの圧力波の波長は50万光年、宇宙は膨張しており、今では5億光年。
この5億光年とは、平均的な銀河間の距離です。
しかし、ビッグバンの音がネットに公開されていたが、遠くにジェット機が飛ぶような「ビュォーーン」という間抜けな音です。人間が聞こえる範囲の周波数にするために時間を進めているからでしょうが・・・。
・共鳴の不思議
共鳴とは、すべての物体には固有振動数があり、その振動数をちょっとした刺激で増幅し、より力強く振動させる。
固有振動数にも基本単位(最低次固有振動数)があり、あとはその倍数の高調波があるらしい。
・楽器の仕組み
弦楽器では、弦のひもの長さ、張力、重さの三要素があるとのことで、何本もの弦を張り、同時に複数の固有振動数を出すことで、各楽器特有の音色が出る。
・音が大きくなる仕組み
弦だけでは大きな音はならないので、弦の間にカップのような表面積を大きくする物体を繋いで、空気中に伝えることで大きく伝わる。
・倍音
音楽の音の組み合わせ、ある音を基音として、周波数が2倍になる音(1オクターブ上)との組み合わせ。この倍音が組み合わさり、先の楽器の仕組みでも述べた、音色が出る。ピタゴラス音律とも言うらしい。なかなか、このあたりは音楽の歴史でもあります。
・ひも理論への跳躍
ひも理論の基本概念・・・物質の基本構成要素は、振動する微小なひも、それが様々な規模の、異なる倍音の周波数で振動→各素粒子として振舞う。
・音でワイングラスを割る実験
全ての物には固有振動数があり、共鳴させれば、より強く振動させることができ、ついにはワイングラスが割れる。
ここで、クラドニ板の共振の話があり、金属の板の上に細かい砂のようなものをまいて、バイオリンなどを奏でると、その音色に応じて砂粒が、板の上で模様を作る。ちなみに、YOUTUBEで検索してみたら、なかなかきれいな模様ができる光景が映し出されていた。
・管楽器の音楽
先には、楽器として弦楽器の仕組みであったが、管楽器についての説明がされていた。基本的には気柱の共鳴効果で、気柱の両端が開いているのを開管楽器、一つが閉じているものを閉管楽器という。
・1リットルのペットボトルで実験しよう
ペットボトルの口に息を吹きかけ共鳴させる実験です。
・危険な共鳴
共鳴(共振)によって、橋などが壊れることもある。
タコマ・ナローズ橋の倒壊など例にありました。
にほんブログ村
2014年10月4日土曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第1講~第5講 までの進捗
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著
第1講 物理学を学ぶことの特権
第2講 物理学は測定できなければならない
第3講 息を呑むほどに美しいニュートンの法則
第4講 人間はどこまで深く潜ることができるか
第5講 虹の彼方に -光の不思議を探る
第6講 ビッグバンを明日更新します。
にほんブログ村
2014年9月29日月曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第5講 虹の彼方に -光の不思議を探る
今回のこの第5講以降は、著作権を考慮して、要旨レベルであってもノートの公開は上記のようになんとなくわかるレベルにいたします。
この第5講はとても面白く、文章ではなかなかわかりにくい面がありますが、われわれが日本の高校物理や大学の物理では具体的に習わないことで、とても興味がわきます。
思わずガラスのビーズで人工虹を作りたい衝動に駆られます。
本当に、「日常生活にあふれる現象の中において、この教授は見事なまでに、物理現象のとらえ方を説明してくださいます。教科書で数式や問題を解く物理学ではない、生きた物理とでもいえる内容で素晴らしい」と思います。
・ニュートンが解明した虹の秘儀
ニュートンは、光の屈折、反射させる雨粒こそが虹を生み出す。
・虹の三条件
1.太陽が背後にあること
2.正面の空に雨粒
3.日光が障害物がなく、雨粒に到達できること
雨粒の中で屈折、反射により虹ができる。屈折は、スネルの法則で入射角、屈折の角度がわかる。よって、雨粒を出ていく角度が求められる。これで虹がどこにできるか判定できる。
・虹の見つけ方
なぜ、虹は直線ではなく、弓型なのか?
・二重にかかる虹
・第三の虹はあるか?
あるけれど、一般的に見るのは難しい。太陽方向となるため。
・キャッチ・ザ・レインボー
虹は幻想なんかでなく、とらえることが出来る。
・なぜ船乗りはサングラスをかけるか
水面を反射する光は偏光しており、船乗りは偏光サングラスをかける。
虹は偏光しているので、虹がサングラスで見えないこともある。
・光は粒子かそれとも波か
虹を研究したニュートンは光の粒子説の立場だった。
しかし、それでは過剰虹(虹の内側で明暗ができる)を説明できない。
二重スリットの実験で、光が干渉し明暗を作り、波であることがわかる。
これにより、白虹の現象がわかる。
・ガラスの虹
ガラスのビーズを敷き詰めて、人工的な虹が作れる。
にほんブログ村
2014年9月25日木曜日
2014年9月23日火曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第5講 虹の彼方に 関して
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第5講 虹の彼方に 関しては、この本よりもテレビでのMIT白熱教室の方がわかりやすいと思います。
やはり、本の内容では、厳密な展開より、感性的に理解してもらえればよいという感じです。
おそらく、教授にとってはMITの講義を無料で公開されているので、よりくわしく興味のある方は講義を見てくださいという方針なのかもしれません。
白熱教室が無料で公開されていれば、この本で感覚的に理解して、教授の講義を動画で確認できるのですが・・・。
そういう面では、少し残念です。
いま、半分ぐらいノートにまとめましたが、ここからは要旨として発表しませんので、是非買って一緒に学んでいきましょう。この本の内容だけでも、馬鹿にできないレベルです。物理の教授でもおそらく専門外の分野ではわからないと思いますよ。虹のできるのを説明してくださいといって、どれだけの教授が答えられることが・・・。前回の講座ですが、飛行機が飛ぶ理由もそうですよね。
やはり、本の内容では、厳密な展開より、感性的に理解してもらえればよいという感じです。
おそらく、教授にとってはMITの講義を無料で公開されているので、よりくわしく興味のある方は講義を見てくださいという方針なのかもしれません。
白熱教室が無料で公開されていれば、この本で感覚的に理解して、教授の講義を動画で確認できるのですが・・・。
そういう面では、少し残念です。
いま、半分ぐらいノートにまとめましたが、ここからは要旨として発表しませんので、是非買って一緒に学んでいきましょう。この本の内容だけでも、馬鹿にできないレベルです。物理の教授でもおそらく専門外の分野ではわからないと思いますよ。虹のできるのを説明してくださいといって、どれだけの教授が答えられることが・・・。前回の講座ですが、飛行機が飛ぶ理由もそうですよね。
2014年9月21日日曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第4講 人間はどこまで深く潜ることができるか
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第4講 人間はどこまで深く潜ることができるか
・われわれは空気圧に取り囲まれている
普段は感じることのない空気圧について。標準大気圧がかかっている。
・接する面積が大きいほど圧力は小さくなる
薄氷の上に乗せられたら、本能的に立つのをやめて、這うようにするのは、自分の体重が氷にかかるのを分散させることで、氷にかかる圧力を小さくしている。
圧力には方向性がなく、圧力によって引き起こされる力には方向性がある。
・ストローを使った手品
静水圧を理解する! 液体など同じ水位での圧力は同じ。
・10.4メートルまで水を吸い上げることができる
大気圧と液柱の高さの均衡。
・シュノーケルでどこまで潜れるか
潜っている人の、胸郭にかかる圧力に対抗して、空気交換ができるのはどの深さまでか?
・潜水艦はどこまで深く潜れるか
潜水艦には、巨大な圧力がかかっている。
・途方もなく大きな力どうしがつりあっている
考えると恐ろしいぐらいのバランスで成り立っている。
・飛行機はなぜ飛ぶのか
意外と知らない人が多いらしい。
・五メートルの高さからジュースをストローで飲めるか
あるテクニックを使うと飲める。
とまあ、空気圧(大気圧)からはじまり、普段バランスで成り立っているため知ることの少ない身近な圧力に関して講義されている。なかなか幅広い講義でものの見方、普段いかに何も知らないで生きているのか思い知らされるかも。
2014年9月16日火曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第3講 息を呑むほどに美しいニュートンの法則
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第3講 息を呑むほどに美しいニュートンの法則
まず、ニュートンの法則を一章でまとめてしまうのには無理があるような気がします。初学者の人がこの本を読んでも、なかなか納得できるものではないかもしれません。
しかし、今後、多くの本を学んでいくので、良いとしましょう。
・ニュートンの運動の三法則の一
ここでは、第一の法則(慣性の法則)です。スケートを考えるか、宇宙船を考えてみてもよいかと思います。「物体は外部から加えられた力によって状態が変化しない限り、静止状態か、等速直線運動を貫く」
・第二法則
F=maです。ある物体に働く正味の力Fは、物体の質量mに、物体の正味の加速度を乗じた値になる。
・第三法則
ふたつの物体の間に働く力の大きさは等しく、方向は逆。
ここでは、体重計を用いて、質量と重量の違いを説明している。また、加速しているエレベーターでの体重の増加の計算もしている。
・体重計を足にくくりつけて飛び下りる
自由落下(無重量状態)の考察。
・万有引力の法則:ニュートンとりんご
有名な万有引力の法則で、本当はこまごまと論じているのだが、専門書の方がわかりやすいだろう。
・振り子について考えよう
単振り子の考察だが、いきなり式が出てくるので初学者には辛いだろう。とりあえず、こんな周期の式ができるのかという程度で良いと思う。昔の振り子時計の原理みたいなもの。
・祖母と宇宙飛行士
これは、著者の祖母の経験則が、遠心力でサラダの水を切っていたという話。遠心力と求心力の問題で、突き詰めると文章だけではなかなか難しい。
とまあ、今回の第3講は、力学の分野で、本来なら式を使って説明したほうがわかりやすいと思うが、あくまでも物理学の啓蒙書と割り切ればよいと思う。こんなものかという感じで読み進めましょう。本格的な力学は専門書で!!
この本はここが実際の難易度のピークかな?
2014年9月14日日曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第2講 物理学は測定できなければならない
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第2講 物理学は測定できなければならない
この第2講では、測定の重要さ、物理学の発展は測定により進歩してきたということがわかる。特に、宇宙の距離を測定する経過を説明しながら、その測定技術の進歩が宇宙の認識を変えてきた事がわかる。いわゆる、初めは地球と星との距離→銀河の距離→宇宙の観測可能な距離→宇宙が膨張している発見→宇宙の膨張ということは始まりがあった→宇宙の年齢の求め方
この本はあくまでも、一般読者を対象としている。もしくは大学教養課程レベルなので、ノートの最後に宇宙の年齢の求め方はあくまでも概算の参考と思っていただきたい。
それではノートの概略の説明です。
・ひも理論は物理学か
いきなり「ひも理論」です。ここで言いたいことは、測定によって実証できない理論は疑問との事。
・星間距離を測定する
19世紀終わりまで、天文学者は視差を利用してきた。→簡単に言うと、三角形を利用して相似比で距離を求める。でも、あまりにも視差が狭く、われわれが普段使っている分度器の360度の1度の60分の1の60分の1より小さい視差の角度・・・。
・未知の不確かさ
物理学者が恐れる、装置の限界による測定誤差や観測可能等の限界の不確かさでない、"知られざる隠れた"不確かさ。
例
星間測定に、ケフェイド変光星を見つけると、そこまでの距離が求められることがわかってきた。しかし、変光星にはⅠ型とⅡ型があった。
よって、それを知らなかった当初は、アンドロメダ銀河までの距離は100万光年と算出してしまったが、実際は250万光年。
この"知られざる隠れた"不確かさ=系統誤差に、物理学者は神経を尖らせる。
ケフェイド変光星・・・脈動星で、光学的輝度(明るさ)と脈動1回にかかる時間に相関。
ある単位の脈動回数で、その星の光学的輝度(光度)=1秒間に放たれるエネルギーがわかる。
あとは、地球からその脈動星の観察できる輝度(目で見る明るさ)がわかれば、その脈動星までの距離がわかるという相関。
ただし、Ⅰ型とⅡ型がある。・宇宙は膨張しているというハッブルの発見
赤方偏移→遠くの天体ほど速く遠ざかっている。
ということは、遠ざかっている銀河の距離を今の届いている光で測定しても、実際はもっと遠いはず・・・。
銀河の速度を測る式
ハッブル定数を用いた簡単な比例式→これから宇宙の年齢がわかる!
2014年9月11日木曜日
高校教科書 2014年課程の物理基礎と物理の教科書が来た 内容をぱらぱらと確認しました
とりあえず、今は、「これが物理学だ!」をノートにまとめているので、教科書の方は今月末ぐらいから一週間でわかる高校教科書の形でノートにまとめて行きたいと考えています。
2014年9月8日月曜日
「これが物理学だ!」ウォルター・ルーウィン著 第1講 物理学を学ぶことの特権
ノートにまとめます。
・物理学者はなぜ天文学に魅了されるか→公転運動の魅力
・なぜ空は青く、夕日は赤く、雲は白いのか
・水星の見つけ方
・宇宙の全物質
・見えないものに"触れる"→ミクロの世界
・宇宙の本質をめぐる新しい発見の時代
・原子核物理学
・ロケットが開けた宇宙の窓
・光速より早く遠ざかる遠ざかる銀河→相対論では光速より速いものはないはずでは?
第1講は、序章ですので興味深い内容です。
汚い字でノートに記入していますので興味のある方は一緒に学びましょう!!
2014年9月3日水曜日
2014年9月2日火曜日
教科書はなかなか買えないのですね。オークションで異常に高く売っていますが、以下のサイトで教科書が一般に販売されていました。
この度は、ご注文いただき誠にありがとうございます。
本日、以下のご注文を承りましたので、ご確認をお願い申し上げます。
銀行振込・ゆうちょ振込の方は、改めて担当者より振り込み先のご連絡をお送りします。
クレジットおよび商品代引きでのお申込みの方は、決済が完了していますので、商品発送準備を致します。
このメールは大切に保管しておいてくださいますよう
お願い申し上げます。
---------------------------------------
広島県教科用図書販売株式会社
〒722-0051
広島県尾道市東尾道10-21
TEL(0848)20-2002
FAX(0848)20-2013
E-mail: text-order@hirokyou.co.jp
U R L : http://www.hirokyou.co.jp
facebook: https://www.facebook.com/hiroshimakyouhan
---------------------------------------
とまあ、オークションで旧課程を買おうとしてたのですが、落札時間を忘れていて、入札で負けてしまったので、上記販売店で現行の物理教科書を購入…。
取り寄せになるため、最大二週間待ちとは…、聞いてません。
スタートからこけました。
2014年8月31日日曜日
高校物理をやり直さなくては・・・
20数年前に物理を学んで幾久しく立ちました。
再学習のため、とりあえず高校物理の教科書を入手しなくては・・・。
現行の2014年時点では物理基礎からスタートするらしいですが、個人的にはいっきに学んだほうが良いと考え、旧課程の物理Ⅰ・Ⅱの教科書をオークションで物色します。
高校物理は基本的に微積分を使わない物理ですが、とにかく高校物理の復習からスタートします。
オークションで落としたら、またUPします。
再学習のため、とりあえず高校物理の教科書を入手しなくては・・・。
現行の2014年時点では物理基礎からスタートするらしいですが、個人的にはいっきに学んだほうが良いと考え、旧課程の物理Ⅰ・Ⅱの教科書をオークションで物色します。
高校物理は基本的に微積分を使わない物理ですが、とにかく高校物理の復習からスタートします。
オークションで落としたら、またUPします。
登録:
投稿 (Atom)