【東大物理学専攻が教える微積物理 #5】 高校物理の衝突は計算不要！？！？ 重心系 速度ベクトル図を解説

東大物理の衝突問題も、重心系なら「速度の図」で見通せる。 運動量保存と反発係数の式を連立すると、計算が長くなりがちな衝突問題。 今回は「重心系」「速度ベクトル図」「二体問題のエネルギー分解」を使って、解き方を整理します。 重心系では、２物体の速度は逆向きで、速さは質量の逆比。 一直線上の衝突なら、衝突後は向きを反転して反発係数 e 倍にするだけです。 さらに、運動エネルギーを「重心運動」と「相対運動」に分ければ、衝突で失われるエネルギーもすぐに求められます。 前半では、記号の意味や式の導出から丁寧に解説。 後半では、東大2016年・物理第１問を題材に、球の衝突、糸が張る瞬間、ゴムでつながれた２物体の運動を実際に解いていきます。 【チャプター】 00:00 東大の衝突を、図とエネルギーで解く 00:20 重心系の考え方 01:13 速度ベクトル図と質量の逆比 02:51 重心運動・相対運動のエネルギー 04:48 反発係数からエネルギー減少量へ 05:48 東大2016Ⅰ：速度ベクトル図で解く 07:11 応用：弾性衝突でない場合 07:33 東大2016Ⅱ：糸が張る瞬間 08:16 東大2016Ⅲ：ゴムとエネルギー 09:14 二体問題として相対運動を取り出す 10:14 まとめ ※衝突の反転・e倍のルールは、一直線上の衝突で、衝突中の外力の力積を無視できる場合に扱います。 ※演習は第１問Ⅰ(1)(2)、Ⅱ(1)(2)、Ⅲ(1)(2)(3)。原問に加えた考察は動画内で区別しています。 #高校物理 #東大物理 #重心系 #速度ベクトル図 #二体問題