力学

運動エネルギーで v を2乗し忘れる

問題

質量 m の物体が速さ v で動いている。運動エネルギー K を求めよ。

ありがちな答えK=12mv

答えの単位で検算する

手順1 求めたい量の単位を確かめる

求めたいのはエネルギー・仕事・熱量 K。単位は J(= kg·m2s2)。

使える量の単位:

手順2 答えの右辺に単位を当てはめる

数字の係数(2、12、π など)は単位をもたないので無視します。

[mv] =kg·ms=kg·ms × 不一致
手順3 比べる

求めたい量は kg·m2s2 なのに、答えの単位が合いません。この答えはどこかが間違っています。

どこで間違えやすいか

運動量 p = mv と混ざった。

正しい答え

正しい答えK=12mv2
[mv2] =kg·(ms)2=kg·m2s2 ○ 一致

単位が kg·m2s2 になり、求めたい量と一致しました。

単位が合っても、答えが正しいとは限りません(係数や sin・cos の間違いは見つけられません)。ただ、単位が合わなければ必ず間違いなので、見直す場所を絞り込めます。

力学的エネルギー・斜面のほかのミス

力学的エネルギー・斜面の検算のコツ

エネルギーは kg·m2s2。運動量 mv(kg·ms)と混ざると単位が合わなくなります。一方で 12 の付け忘れや sin・cos の取り違えは単位では見つからないので、極端な場合を考えて確かめます。

→ 力学的エネルギー・斜面のミスをまとめて見る

→ エネルギー・仕事・熱量の単位の意味を調べる → 検算のやり方