まず「運動量」の説明 (先は長〜いなぁ)
その前に「速度」とか「座標」から
そもそも、嫁さんは、速さ ということが、わかっていません。
(何で大学に入れたか、わかりません)
時速80Kmで、白バイにつかまって、
私は、まだ 80Kmも走ってない!!
と言いそうです。
で、時速80Kmでの時間と位置の図を書きました(図は省略します)
その図から、傾き→微分なのですが、
xがtの関数の場合 (例えば、x=80Km/h・t)
tからΔtだけ時間がたった時のxを、x+Δx と置くと、
xの傾きは、(x+Δx)-(x)/Δt=Δx/Δt で、これの極限を、xの(tでの)微分というわけです。
数学的には、
です。
上記の例では、
x=80Km・t
(x+Δx)=80Km(t+Δt)
∴(x+Δx)-(x)/Δt=(80Km(t+Δt)ー80Km・t)/Δt
=80Km (Δtの値に関係ないことに注意)
微分については、Dirac11様がよい記事を書いておられます。
http://blogs.yahoo.co.jp/dirac11/42309141.html
補足すると、Δt→0 の極限というのは、Δt=0 のことではなく、
LimΔt→0 での「確実な値」で近似値ではない
ということです。
これは、上記の図の「位置の線」が、少々うねっていても「傾き」は「確実な値」が存在する
ことで、理解してもらえるはずなんですが、、、
で「座標」
位置を「確実に表すため」には、東西の数直線、南北の、上下の、それと時刻の数直線
が必要です。
これを、「座標軸」といい、その値を「座標」という
と言ったら、
宇宙空間は曲がっているので「数直線」ではない
なんて言い出しました。
僕は、「相対論は知らんから」と言って逃げましたが、
宇宙空間に「座標軸」は、無数に引けるから「1つだけ=x,y,z,tだけ」を
考えるのは、おかしい
と、また屁理屈です。
これは、
無数に引けるは、1本も引けないこと ではない。
と、屁理屈で応酬。
1組だけ引けば、他のやつは、平行移動と回転で、表せるわけです。
(ローレンツ変換なんて、僕は知らんからね)
で、やっと「運動量」
速度はベクトルである ということは、後まわし。
(でも、ベクトルはちゃんと教えます。そもそも「状態ベクトル」をやるには、、、)
ここで、難問
力、運動量、運動エネルギーの違いを、言わんといかんなぁ
さっきの図を持ち出して、
運動量は、質量x(位置の線の傾き≡速度)
力は、質量x(速度の線の傾き)
運動量は、力のtでの積分ですから、それから言うと。
運動エネルギーは、運動量の積分のようですが、そうではないので、さっきの図ではダメです
運動エネルギーは、力のxでの積分です。
これをdx/dtをvと置くと、
感じとして、
運動量は、「速さ」x「重さ」 (1tの車の100Km/hと10tのブルの10Kmは同じ)
運動エネルギーは、ガソリンの消費量
です。
でも、ガソリンの消費量が、「運動」エネルギーというのが、何か引っかかります。
(嫁さんは、気づきませんでしたが、、、)
単位は合ってますし、1Lで1tの車を5Km動かす「エネルギー」でいいのですが、
それを「運動」エネルギーというのは、何か変なような気が、、、
あっ、ガソリンが燃焼した熱エネルギーが、運動のエネルギーに変わったわけですね(納得)
今日は、ここまで。
次は、「位置」を含めて「ベクトル」について。