辺の比から角度を読みとる、画家見習いの下絵。
- sin/cos/tan
- 鈍角への拡張
- 正弦定理
THEME ・ 数理の道具
形・角度・面積・立体——図形の性質をあつかうテーマ。
辺の比から角度を読みとる、画家見習いの下絵。
単位円とサインカーブを同時に動かす、画家のアトリエ卓。
y=ax^2+bx+c の平方完成・頂点・最大最小・グラフと放物線の幾何を学ぶ。
回転を起こす力の効果=モーメント(トルク)。力の大きさ × 腕の長さ。剛体のつり合いには「力の和ゼロ」と「モーメントの和ゼロ」の2条件が必要。
圧力=力÷面積、水圧は深さに比例、浮力=押しのけた液体の重さ(アルキメデスの原理)。
熱の伝わり方には伝導・対流・放射がある。オーブンは放射と熱風(対流)で食材の表面を熱し、内部へは伝導でゆっくり伝わる。電子レンジはマイクロ波が食材の中(表面〜約1.5cm)までしみ込み、水分子を直接ゆらして体積ごと発熱させる(誘電加熱)。だからレンジは中まで早く温まるが表面は蒸発で約100℃止まりで焦げず、オーブンは表面が180〜230℃に達して焦げるが中心は遅れる。
アボガドロ数を単位とする物質量の概念と量的計算。
記号を型の抽斗(ギリシャ文字・演算子・文字の役割・定数・物理量)に並べ、分野ダイヤルを回すと同じ記号が分野ごとに意味を変える博物学者の標本棚。λ は波長にも固有値にも、a は係数にも加速度にもなる。記号の由来と分野ごとの使い分けを、集めて並べて比べる横断レッスン。
角運動量 L=Iω、トルク τ=ΔL/Δt、対称こまの定常歳差 Ω=Mgr/(Iω)。速く回るほど歳差は遅い。
断面積が変わるパイプを流れる水。Q=Av が流量、P+½ρv²+ρgh=一定 がベルヌーイ。圧力と流速はトレードオフ。
y=ax^2 のグラフ・変化の割合・放物線の対称性を扱う。
タイルを敷いて 3×4=12 を面積で見せ、九九表の答えから逆引きできる画家のアトリエ卓。
ベクトルは大きさと向きを持つ「矢印」。点(座標)とのちがい、成分と大きさ、継ぎ足しの足し算、スカラー倍、内積と直交までを、川を渡る船やゲームの斜め移動など身近な例で4階層に。
外積 a×b は、2本の矢印が張る平行四辺形に垂直な「新しい矢印」をつくる掛け算。向き(右ねじの法則)と大きさ |a×b|=|a||b|sinθ(=面積)、内積とのちがい、トルクや法線ベクトルへの使い道を3D図で4階層に。