無料の物理宿題サポート：力の図示を順番に理解する

1. 無料の物理宿題サポートは対象物体を決めるところから

問題がどの物体を扱っているかを明確にします。本、台車、つり下げたおもり、または複数をまとめた系です。その物体だけを点や箱として描き、境界の外を周囲と考えます。境界を越える相互作用だけが外力になります。

2つの物体がある場合は、全体を1つの系として扱う指定がなければ別々の図を描きます。2物体間の力は、各物体には外力ですが、まとめた系には内力です。図の上に対象名を書きます。

• 物体・系を名付ける
• 境界を決める
• 複数の物体を分ける
• 何が作用するか考える

2. 相互作用から力を探す

まず離れてはたらく力を探します。地表付近では通常、重力です。次に接触を調べます。面からは垂直抗力と必要なら摩擦力、糸からは張力、ばねからは弾性力、手からは加えた力がはたらきます。

進行方向に『動く力』を追加してはいけません。速度と加速度は力ではありません。作用・反作用の2本も同じ図には入れず、本が机を押す力は机の図、机が本を押す力は本の図に入れます。

各矢印を「○○が選んだ物体に力を加える」と読めるか確認します。

3. 力の向きと名前を正確に図示する

重力は鉛直下向き、垂直抗力は接触面に垂直、張力は糸に沿う向きです。摩擦力は面に平行で、実際の滑りまたは滑り出す傾向を妨げます。計算前に矢印へ名前を付けます。

矢印の長さを力の大きさとして使うのは、比較できる条件があるときだけです。垂直抗力は常に重力と同じではありません。斜めの外力や鉛直加速度があれば変わります。

• 重力：鉛直下向き
• 垂直抗力：面に垂直
• 張力：糸に沿う
• 摩擦力：滑りを妨げる

4. 力の図の後で座標軸を選ぶ

座標軸は計算の道具であり、力ではありません。斜面では、斜面に平行な軸と垂直な軸を選ぶと成分が減ります。正方向を一度決め、符号の規則を変えません。

軸と一致しない力だけを分解します。重力を成分に分けたら、元の重力を式にもう一度入れてはいけません。角度が0に近づくとどの成分が0になるかも確認します。

元のベクトルか、その成分のどちらか一方だけを使います。

5. 力の図から運動方程式を立てる

各軸について、力の合計は質量と加速度成分の積に等しくなります。静止または等速直線運動なら加速度は0なので、その方向の合力は0です。力が存在しないという意味ではありません。

水平面で物体を右へ引くなら、水平方向は外力−摩擦力＝質量×加速度と書けます。鉛直加速度がなく、外力が水平なら、垂直抗力−重力＝0です。文字で関係を作ってから数値を代入します。

• 正方向を示す
• 軸ごとに式を作る
• 運動状態を利用する
• 最後に数値を代入する

6. よくある間違いを調べる

対象物体が他へ加える力を描く、進行方向の力を作る、摩擦力が必ずあると考える、斜面でも垂直抗力を鉛直に描く、垂直抗力を常にmgとする、といった間違いがあります。すべての矢印には相手が必要です。

図を運動と比べます。物体が右向きに加速するなら、水平方向の合力も右向きです。矢印を1本ずつ声に出して説明し、説明できないものを見直します。

確認順：対象、相互作用、矢印、座標軸、運動状態、方程式。

7. Lirnoで読み取り、ヒント、自力修正をつなぐ

問題文、図、数値、自分の途中図まで入るように撮影します。Lirnoで読み取りを確認し、「物体にはたらく外力が全部あるかだけ確認し、最後の方程式は書かないでください」と質問します。その後、紙の図を自分で修正します。

無料の物理宿題サポートを有効に使う流れは、読み取る、確認する、試す、ヒントを1つ得る、直す、検証する、です。Lirnoでクイズやフラッシュカードにもできます。AIも誤るため、授業と照合し、学校の規則に従ってください。

• 問題全体を撮る
• 記号と角度を確認
• 限定したヒントを頼む
• 次の手順は自分で行う