3時間目 原点と座標系

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ここからの時間は、ゆーき先生が欅坂46平手友梨奈ちゃんをイメージした架空のキャラクターてちこちゃんに相対性理論を教える教室。では早速ゆーき先生の相対LOCKS!

カワウソ
てちこ

生徒の皆さんこんばんは、相対LOCKS担当のてちこです。この教室、四回目なんですけど、なんか、ぜんぜん授業っぽくないですよね……まぁ、いっか

ガラガラ(扉の開く音)

ゆーき
ゆーき

はい、いきなりですが質問です

カワウソ
てちこ

わぁ! あ……はい、なんでしょう

ゆーき
ゆーき

いまは何時でここはどこでしょうか?

カワウソ
てちこ

なんか、毎回その質問してません? えーと、いまは22時23分で、ここは半蔵門のスタジオです

ゆーき
ゆーき

正解。ただ、半蔵門のスタジオと言ってもちょっと曖昧なので、もうすこし正確に言うと、東京都千代田区麹町1丁目7番地です

カワウソ
てちこ

はあ。それで今日の授業は何をやるんですか?

ゆーき
ゆーき

場所や時間を伝えるためには、長さや時間の単位だけでなく、基準となる点、原点を決める必要があるということです

カワウソ
てちこ

はあ

ゆーき
ゆーき

例えば、東京都千代田区麹町は1丁目から4丁目まであって、1丁目は1番地から12番地まであります。これは千代田区が定めています

カワウソ
てちこ

ふーん

ゆーき
ゆーき

物理の世界では、こういう住所みたいなものはなくて、時間は1次元、空間は3次元の座標で表します

カワウソ
てちこ

え? 急に難しくなった

ゆーき
ゆーき

時間は過去・現在・未来と一直線に進むから1次元。空間は縦・横・高さの三つの方向があるから3次元です

カワウソ
てちこ

はい……

ゆーき
ゆーき

この、時間と空間の表し方を座標系といいます

カワウソ
てちこ

座標系……ですか

ゆーき
ゆーき

物理で使う座標系は、多くの場合、縦・横・高さの方向が互いに直角に交わっている直交座標系というものです。ほかにも、ある基準の線と、原点と位置を結んだ線との間の角度を使って表す極座標系というのもあります。

カワウソ
てちこ

なんか、難しいですね

ゆーき
ゆーき

言葉で説明すると難しいけど、絵にかくと簡単だから

(二次元の直交座標)

カワウソ
てちこ

あ、なるほど

ゆーき
ゆーき

それから、地球上の位置を示す方法として、経度と緯度というのもあります。この表し方を使うと、この場所は東経139度44分35.66秒、北緯35度41分0.38秒です

カワウソ
てちこ

すごい、細かいんですね

ゆーき
ゆーき

ま、経度と緯度はこの後は使わないから。それで、この後の授業では主に直交座標系を使います。このときに、縦・横・高さだと大きさを表す言葉と間違えやすいので、それぞれ$$x , y , z$$という三つの文字を使って表します。時間は$$t$$というのを使います

カワウソ
てちこ

なんでこの四文字なんですか?

ゆーき
ゆーき

x , y , z は昔っからそう、としか知らない。t は時間を表す英単語timeの頭文字です、多分

カワウソ
てちこ

わかりました……

ゆーき
ゆーき

では今日の授業は以上!

カワウソ
てちこ

はい、生徒の皆さんとはまた次回お会いしましょう