1 つのテーマを、場面ごとの動く図と数式で順に追う。11 のテーマを、単元ごとに並べた。 要点だけの短い動画(ショート)と、じっくり解説した長い動画(ロング)もある。
ばねでつないだ 2 物体は、重心から見ると、それぞれ重心 G に固定した短いばねの単振動になる。質量が等しければ半分の長さのばね(ばね定数 2k)で、周期は T = 2π√(m/2k)。
ばねでつないだ 2 つの物体で、ばねがいちばん縮むのは、片方から見てもう片方が止まって見える瞬間(相対速度 0)。地面から見ると 2 つの速度は等しく、止まらずに、重心の速度でそろって動く。
重心は 2 つの物体のあいだを質量の逆比に内分する(AG : GB = m : M)。ばねがどれだけ伸び縮みしても比は変わらないので、ばねの同じ箇所がいつも重心の場所になる。
加速する台に乗って見る(非慣性系)なら、重力と垂直抗力に、慣性力(大きさ mA、向きは台の加速度と逆)を足して考える。台から見ると小物体は斜面に沿ってまっすぐすべるので、斜面に垂直な向きは力のつりあい、平行な向きは運動方程式が、そのまま立てられる。
動く台の斜面の上では、慣性力(水平、大きさ mA)も重力と同じように斜面に平行・垂直な向きに分ける。角 θ のとなりの成分が cos なので、慣性力は平行が mA cos θ、垂直が mA sin θ。鉛直な重力(平行 mg sin θ・垂直 mg cos θ)とは sin と cos が入れかわる。斜面に沿った運動方程式から a = g sin θ + A cos θ。
なめらかな床の上の三角台は、小物体がすべり下りると右へ動き出す。台を押しているのは、小物体が斜面を押す力(小物体が受ける垂直抗力 N の反作用)。台だけを取り出すと、水平な力はその水平成分 N sin θ だけなので、MA = N sin θ。
答えの式が出たら、極端な場合(斜面を寝かせる θ = 0°・立てる θ = 90°・台をとても重くする)を入れて、当たり前の結果になるかを確かめる。動く三角台の加速度 A = mg sinθ cosθ/(M + m sin²θ) は、どの場合も当たり前の結果(台は動かない・ほとんど動かない)になる。当たり前でなければ、式のどこかがまちがっている。
静止から同時に動き出す 2 つの等加速度運動は、動いた距離の比が加速度の比に等しい(L : l = A : a)。距離は ½ × 加速度 × t² で、時間 t が 2 つで同じだから。