【入試物理の思考地図】束縛条件(拘束条件)の実践的な整理
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束縛条件(拘束条件)の立て方を,実践的なパターンで整理しました.力学の解法フローの「束縛条件」のテーマ別補足です.
面による束縛
- 【一般論】
「相対速度が接触面に平行」という事実を利用 - 物体の座標を定義して,「位置の間の関係を時刻で微分していく」方法も有効
※ 接触を仮定して解いたら垂直抗力が負になった…というときは,その仮定が崩れている(面は物体を引けない).
講義図版:面による束縛
動く斜面・曲面・複数の接触面の例です.各画像を選ぶと元の大きさで開けます.
糸による束縛
- 【滑車がらみ】
各物体の座標を定義し,「糸の長さを書き出して微分する」のが最もシンプル
(相対速度・加速度に注目する方法もある) - 【糸や棒でつながれた2物体が距離一定で運動する場合】
「相対運動が円運動になる」事実を利用
(位置の関係を微分する方法もある) - 【非典型的な設定に出会って迷ったら…】
いざとなったら「座標を置いて関係式を作って微分する」と考えておけば手が止まらないで済む
※ 糸がたるむ・伸びる場合は,長さ一定の条件は使えない.
講義図版:糸と滑車
座標を置いて糸の長さを書き出し,微分して加速度の関係を得る流れです.
講義図版:距離一定と非典型例
2点間の距離が一定のときの相対速度と,形が複雑でも糸の長さや位置の関係に戻って解く例です.
関連リンク
- 力学の思考地図(解法フロー)
- 力学の学習戦略:束縛条件を学ぶ順番の考え方.














