【修訂版】世界第一簡單物理學【力學篇】

序 章 開始對物理產生興趣？！ 1

第一章 作用力與反作用力定律
1. 作用力與反作用力定律 14
何謂作用力與反作用力？ 15
力的平衡 20
力的平衡及作用力與反作用力定律 23
超距力及作用力與反作用力定律 30
2. 牛頓運動定律 33
力學為物理的基礎 33
進階
純量和向量 37
向量的基礎 37
力的平衡及力的向量 39
牛頓三大運動定律 41
畫出表示重力的力的向量位置 42
挑戰
以算式表示作用力與反作用力定律 43
重力及萬有引力 44
 
第二章 力與運動
1. 速度與加速度 48
等速度直線運動 48
等加速度運動 52
實驗室當速度不固定時的前進距離……55
2. 運動定律 60
慣性定律 60
運動方程式 68
實驗室以計算來求出正確的力的值……75
拋物運動 77
進階
等加速度運動的三個公式 87
平行四邊形定律 88
力的合成及分解 89
沒有力作用的狀態及牛頓第一運動定律 91
有力作用的狀態及牛頓第二運動定律 91
速度．加速度．力的方向 92
物體不具有力 93
力的單位 N（牛頓） 93
挑戰
如何決定質量與力？ 94
重力的大小 95
拋物運動 97
速度．加速度及微積分 100
v-t圖形的面積及移動距離 101

第三章 動量
1. 動量及衝量104
如何表示運動的強度？106
實驗室依質量不同造成動量的差異……109
動量的變化及衝量111
實驗室求出擊球的動量……117
2. 動量守恆120
作用力與反作用力及動量守恆 120
實驗室宇宙及動量的定律……126
3. 有用的「動量變化＝衝量」129
用來降低衝擊129
用來發出快速球133
進階
動量及衝量139
生活中的「動量及衝量」140
導出動量守恆定律的方法141
只以動量守恆定律解開的問題：分裂及合體143
動量的單位144
挑戰
作用力與反作用力定律及動量守恆定律145
向量的動量守恆定律146
火箭的推進147

第四章 能量
1. 功及能量152
何謂能量？153
實驗室動量及動能的差異……162
位能164
功及位能169
實驗室確認功的原理……172
功及能量175
實驗室功及動能的關係式……178
安全距離及速率180
2. 力學能守恆定律184
能量的轉變184
力學能守恆定律187
實驗室以算式來表示力學能守恆定律191
求出拋物運動的速度和高度194
實驗室斜面上的力學能守恆定律195
進階
能量的單位 200
上提的功及重力的功的差異201
位能203
向上拋的速度及高度204
挑戰
力的方向與功205
力非固定時的功（一維）206
保守力及能量守恆定律209
彈簧的位能及力210
非保守力及能量守恆定律210
能量守恆定律及硬幣碰撞問題211
附 錄 223
索 引 225

 

前言

　　理解物理所不可欠缺的是對於「現象」的正確想像。尤其在力學中，我們必須一邊想像物體的運動如何時刻變化，一邊理解物理法則。然而，以往的教科書通常以文字為主，所以無法充分表達物體變動的意象。

　　本書活用漫畫的特長，嘗試突破上述教科書的種種限制。漫畫不僅是圖象的集合，更能表現出時間性。因此，可生動地表現出隨著時間流動而變化的運動現象。如此一來，應該可將以往被認為枯燥乏味而缺乏實際體驗的力學現象及定律，變身為貼近生活的內容。當然，若不有趣就不可稱為漫畫。因此本書也在此著力不少。雖然這個嘗試是否成功僅能待各位讀者的評斷，但除了受限於篇幅，而不得不刪除談及圓周運動及非慣性座標的遊樂園章節之外，身為作者，我認為這是部相當令人滿意的作品。

　　本書的主角是位不擅長物理的高中生──二宮惠美。我相信即使是對物理抱持著懼怕態度的讀者也能和主角惠美一起學習、思考，並在樂趣中了解力學的基礎。

　　我希望本書可以有更多「不擅長物理的人」及「討厭物理的人」閱讀，並且期望大家都能如同本書主角一般，漸漸對物理產生興趣。

　　最後，誠摯感謝Ohm社的工作人員、負責故事腳本的re_akino，以及完成絕佳漫畫的高津Keita先生。若沒有各位的協助，我絕對無法獨力完成此書。