力学単位では見抜けない例
sin と cos を取り違える
問題
傾きの角 θ のなめらかな斜面を、物体がすべり下りる。斜面に沿った加速度の大きさ a を求めよ。重力加速度の大きさを g とする。
ありがちな答え
答えの単位で検算する
手順2 答えの右辺に単位を当てはめる
数字の係数(2、、π など)は単位をもたないので無視します。
[] ○ 一致
手順3 比べる
単位は で合っています。でも、この答えは間違いです。次元解析では見つけられない種類のミスです。
どこで間違えやすいか
sin θ も cos θ も単位をもたない数なので、取り違えても単位は変わらない。力の図を描いて向きを確かめる必要がある。
正しい答え
正しい答え
[] ○ 一致
どうやって見つけるか
sin と cos の取り違えは、極端な場合を考えると見つかります。θ = 0° なら斜面は水平なので加速度は 0 のはず。a = g cos θ だと g になってしまうので間違いだとわかります。
単位の検算は、こうした確かめ方とあわせて使いましょう。
sin と cos の取り違えは、極端な場合を考えると見つかります。θ = 0° なら斜面は水平なので加速度は 0 のはず。a = g cos θ だと g になってしまうので間違いだとわかります。
単位の検算は、こうした確かめ方とあわせて使いましょう。
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 。運動量 mv()と混ざると単位が合わなくなります。一方で 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。