身近な物理現象（光・音・力と圧力）
光・音・力と圧力
この領域は、光の反射・屈折と凸レンズ、音の伝わり方、力の表し方とつり合い、圧力の計算を扱う。実験図やグラフから条件を読み取り、法則を式に当てはめる問題が中心である。
核になる規則
- 反射では入射角と反射角を法線から測る。鏡に垂直な線が法線で、鏡面から測ると誤る。
- 屈折では光が空気から水・ガラスへ進むと法線に近づく。レンズの中心を通る光は直進し、焦点を通る光は平行になる。
- 凸レンズは焦点距離の2倍より遠くに物体があると実像をつくる。焦点距離の内側では虚像で、像は正立・拡大。
- 音は振動数が大きいほど高く、振幅が大きいほど大きい。空気中では約340 m/sで、振動数が変わっても同じ媒質なら速さはほぼ一定。
- 力は矢印で表し、作用点・向き・大きさをそろえる。一直線上で反対向きの力は差、同じ向きの力は和で考える。
- 圧力 p は p=F/S。Fは面に垂直な力、Sはm²で表した面積。1 hPa=100 Pa、大気圧は約1013 hPa。
- 水圧は深いほど大きく、浮力は物体が押しのけた流体の重さに等しい。
例題
面積0.02 m²の面に垂直に4 Nの力がはたらくとき、p=4÷0.02=200 Pa。面積が200 cm²なら0.02 m²に直してから代入する。圧力は力に比例し面積に反比例するので、面積を半分にすると圧力は2倍になる。
失点しやすい点
反射角を鏡面から測る、実像と虚像の向きを逆にする、音の速さを振動数に比例させる、面積をcm²のまま使う、力のつり合いと作用・反作用を同じものと考える、などに注意する。