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。前回の授業から力学が始まったが、てちこちゃんはいきなり核心を突く質問をしていたぞ。
では早速ゆーき先生の相対LOCKS!
生徒の皆さんこんばんは、相対LOCKS担当のてちこです。前回は……えーと、重さ? についての授業でした
ガラガラ(扉の開く音)
こんばんは、相対LOCKS担当のゆーきです
あ、今日は普通なんですね
前回、力と重さの話をしました。今回はそれのちょっと補足的な内容です
はい
重さ、または力の単位としてkgw(キログラム重)というのがあると話したけど、これは地球上で質量1kgの物体を持ち上げるのに必要な力だと話したのは憶えているな?
はい、憶えてます
では、その基準となる1kgというのはどうやって決めたか、について説明します
はい
1kgというのは、もともと水1Lの重さ、で決めようとした
そうなんですか
ところが、この水1Lというのがなかなか難しい。水の体積は温度によって変化するということがわかって、1799年に『キログラム原器』というのを作って、この質量を1kgにすると決めた
なんか、凄い装置なんですか? 『もう森へ帰ろうか』のミュージックビデオに出てくるような……
(凄い装置のイメージ)
いや、円柱型の金属の塊だ
国際キログラム原器のCG By en:User:Greg L – Originally uploaded to English Wikipedia as CGKilogram.jpg, CC 表示-継承 3.0, Link
そうなんだ
重さの基準になる金属の塊を分銅(ふんどう)というんだけど、このキログラム原器という一つの分銅から色々なものの重さを決めていく
どうやって決めるんですか?
『天秤』という装置を使う
例えばキログラム原器のちょうど10分の1の重さの分銅を10個作って、天秤の片側にキログラム原器、反対側に新しく作った分銅10個を載せて、釣り合っているかを確かめる。
これの繰り返しで、色々な重さの分銅を作っていくんだが……
てんびん座は知ってるよな?
はい。ずみこ……今泉佑唯と尾関梨香と小林由依ってメンバーがてんびん座ですね
2016年12月23日発売の雑誌Zipperとじ込み付録2017年星座占いPHOTO BOOKでゆいぽんこと小林由依ちゃんがてんびん座のコスプレをしてたのでお馴染み!
あ……またオタが出た
平手友梨奈ちゃんはカニでした! 真っ赤な服でバルタン星人みたいなやつ(笑)
あれはカニの爪です!
牡羊座もしてたね
もう……よく見てますね
話を戻すと、この天秤というのは力のつりあいというを測っている。このつり合いという概念はとても重要で、例えば建物なんかの設計をするときには、かならずこの力のつり合いを計算するんだ
佐藤詩織ちゃんも、大学で構造設計を勉強してるかもしれないよ
そうなんですね……今度きいてみよう
で、これとは別に、重さや力の測り方にはばねのような弾性力を使う方法もある
ばね、ですか
最近のデジタル表示じゃなくて、昔からある体重計はばねを使っている
あ、勢い良くのるとビヨーンってなるやつですね、ふふふ
そういうことをすると体重計が狂うのでやめましょう。
そう、あれはばねが縮むために必要な重さを計っていることになる。つまりばねの弾性力とのつり合いを利用しているんだ
はい
で、この力のつり合いの法則を調べるのを静力学という。ちなみに、このつり合いが崩れたとき、どうなるかわかりますか?
どうなるんだろう……あ、はいっ、わかりました先生
はいどうぞ
例えば、天秤で片っぽの分銅を外しちゃったらガタッて傾いちゃいますね。あと、ばねもビヨーンってなります
そのガタッとかビヨーンっていうのが、表現としてはアレだけど、おまけでマルにしてあげる。正解は『運動が生じる』です
運動?
天秤が傾くという運動だったり、ばねが伸び縮みするのも運動ね
なるほど……
この、運動がどうやって起きるか、どういう運動が起きるかという、力と運動の関係の法則を調べるのを動力学といいます。
動力学という言葉は前にも出てきたんだけど、憶えてる?
え……、憶えてません
まおちゃんが来てくれた時に話したからな。と、いうわけで今回の授業は以上!
では、生徒の皆さんとはまた次回お会いしましょう