2024年 慶應理工物理 力学 解説

どうもわかゆうです。
今回は慶應義塾大学理工学部の力学の解説をしようと思います。

よく見る池ポチャ問題(と勝手に呼んでいる)ですね。浮力の扱いや単振動、衝突の問題など幅広く物理の基礎力を確認できるセットだったと思います。力がある受験生なら20分以内で満点も狙える問題で、良問だと思いました。穴埋め形式なため計算ミスには注意ですね。

ここでは、単なる解答だけではなく、なるべく自然な発想で、様々な問題にも応用が効くような再現性のある思考回路を共有できればと思います。

それぞれの中問((1),(2),(3))ごとに、図→解説と画像を添付しました。
(解説中に図があればさらに見やすかったのですが、自分の技術不足でできませんでした。すみません。🙇‍♂️)

解説内の赤文字は、定石や思考回路など、解答には残さないが重要だと思ったことを書きました。是非参考にしてみてください。

(背景知識が足りないなと感じた場合は、私の拙著『速習ハイレベル物理 力学』を参考にしてみてください。

(1)池ポチャのつり合い

最初は物体が運動せず静止している状況について物理的に考察する問題。静止している時は、力を丁寧にかき出してつり合いの式を立式する。

図

図a

図b-2

解説

(2)投射と衝突

投射問題はv-tグラフor運動方程式から時間追跡すればよい。
衝突問題は運動量保存則と反発の式を連立すればよい。

図

図c-1

図c-2

図c-3

解説

(3)池ポチャ単振動

単振動の問題は式を頼りに考えるとよい。実際は物体が水面で単振動しているのだが、式から考えれば、水平な床の上でバネにつながれて単振動している質点と読み替えても、別に問題はないだろう。運動方程式の形が同じであればどんな現象を考えてもよいのだ。

図

図b-1

解説

振幅公式を紹介したが、まあまあ便利なので記憶しておくことをオススメする。

ご精読ありがとうございました。