ファインマン物理学Ⅰ力学:まとめ1

タイトルに「まとめ」と書きましたがここで書くのは厳密にはまとめではないです。

ごめんなさいm(_ _)m。

ここでは私がファインマン物理学を読んで面白いなと思ったことを書きたいと思います。

突然ですが、みなさんは「物理学」と聞いてどんなことを思い浮かべますか？

色々な答えが考えられますが、一つは「難しそう」ではないでしょうか。確かに物理の細かな部分を理解するには相当な知恵や知識が必要です。

しかし、物理が難しいからといってつまらないということにはなりません！

私が物理をやっていて面白いと感じるときは、一つ一つは、当たり前のように思われる事柄から全く想像もできないような事柄が導かれるときです。

このような感動を皆さんに伝えることができたら嬉しく思います。

みなさん、「圧力」をご存知ですか？

そうです、面接官がかけてくる「アレ」です。

冗談です。
当然知っていますよね(笑)。
しかし、圧力がどんなものかをなんとなく知ってはいても、それは何かと聞かれたら答えることに苦しむのではないでしょうか。

物理学ではそのような曖昧さを「できるだけ」排除します。
圧力の定義は「単位面積あたりにはたらく力」です。
要するに一辺が1mの正方形にはたらく力のことです。

例えば、大気圧はだいたい100000Paなので、地上のどこかに1m四方の正方形をとれば、そこには100000Nの力が加わっていることになります。

さて、圧力について分かったところで本題に入ります。

空気は温めると膨張し、冷やすと凝縮します。
これはなぜでしょう？

これを考えるために「空気」というものを考えましょう。

空気には窒素や酸素などの「分子」が含まれています。この分子たちは空気中を自由に飛び回っています。

空気中を動いているわけですから当然分子たちは「エネルギー」をもっています。
ここで「エネルギー」とは何かと疑問を持たれる方もいると思いますが、エネルギーとは「抽象的な量」で物理の基本的な原理から定義されるので、一般的に皆さんが思い浮かべる「エネルギー」だと考えてもらって問題ありません。

さて、この分子たちはエネルギーを持っており、そのエネルギーが多ければ多いほど激しく動き回ります。
(元気な子供ほど激しく動き回りますよね)

つまり、エネルギーを与えてやれば分子は激しく動き回り、逆にエネルギーを奪えば分子はおとなしくなります。

このことから先程の疑問の答えが得られます。

気体を温めると気体中の分子にエネルギーが補充され、気体中の分子はより激しく動き回ります。
その結果壁にぶつかった分子は、壁をより強く押します。

そしてこの「壁を押す力」が圧力というわけです！
つまり、気体を温めるとその気体の圧力が増加し、より拡がろうとするわけです。
その結果、気体は膨張します！

また、気体を冷却した場合もエネルギーを「奪う」とすれば同様に考えられます。

このように物理学では、「圧力」というスケールの大きな現象を「分子」のようにとても小さな視点から理解できるのです。

つまりミクロな視点からマクロな現象を理解できます！

こういったことは物理以外の多くのことでも発見できるのではないでしょうか。
また、このような発見に私はワクワクします！

今回はこの辺で終わりにします。

これを読んで「物理って面白い」と思ってもらえたらとても嬉しいです。
また、書いてあることで何か間違いがあった場合は、ご指摘していただけるとありがたいです。

参照
ファインマン物理学Ⅰ力学　著者:ファインマン、レイトン、サンズ　岩波書店