女の人のところへ来たドラえもん

21歳の女の人と43歳の男の人が意気投合し、社会の矛盾に科学的に挑戦していく過程です。                     ふたりは31歳と54歳になりました。挑戦は続きます。                                       数式の変形。必ずひと言、添えてよ。それを守ってくれたら、今後も数学に付き合ってあげる。                                      気になるところ、どこで止めても良いよ。

(第2回)アンペア時は、エネルギーの単位ではない

 現在2025年4月19日9時24分である。(この投稿は、ほぼ4154文字)

麻友「昨日は、そんなに眠かったの?」

私「流石に、あれ以上書けなかった」

若菜「お父さんが、高校生の参考書で、調べるなんて」


私「

mayuandtaro.hatenablog.com

のときの問題で、前回、

mayuandtaro.hatenablog.com

この投稿のとき、理科年表も、理化学辞典も、物理学辞典も、引いている。それで、解決しないなら、他の手を使わなければ、ならない」

麻友「それで、ファイナルアンサーかどうか分からないけど、一応解決したというのは?」

私「家に帰って、

を、見てみた。この式が、140ページの『電力とジュール熱』にある。本屋で立ち読みしてたとき、確かにこの式は、あった。気になった。そして、これで解決だなと、思ったのだが、

{\displaystyle Q=IVt=I^2Rt=\frac{V^2}{R}t}〔{\mathrm{J}}〕

これは、電気と仕事(エネルギー)を、結びつけている式なのだ。最初のイコール {\displaystyle Q=IVt} について、ちょっとやって見せると、

{Q}というのは、エネルギー(単位:ジュール)
{I}というのは、電流(単位:アンペア)
{V} というのは、電圧(単位:ボルト)
{t} というのは、時間(単位:秒または時間)

なので、スマホの充電式電池に 1000mAh 入れたのなら、電流が、1000mA=1A、時間が、1h=3600s で、それに、電圧を掛けないと、ジュールにならない。電圧は? それは、何に使うかで、変化するんだね。スマホは、普通、5V で動いてるけど、急速充電器などだと、9Vで、充電するものもある。仮に、5Vとすると、

{\displaystyle Q=IVt=ItV=1A \times 1h \times 5V =5AVh}

となる。電圧を決定しないと、いくら 1000mAh 入っていますと言っても、どれだけの時間スマホが動くか、分からない。ハードに使えば(つまり、高い電圧で使えば、)バッテリーはすぐなくなるし、待ち受け画面のままにしておけば、そんなにすぐは、なくならない」

結弦「本屋さんで、立ち読みしているだけで、分かるの?」

私「分からない。物理学や数学の問題で、分からない物があるときどうするか?」

私「まず、何が問題になっているか、解決できそうになるまで、考える。手掛かりが、つかめ始めたら、紙に(今は、記録を残すため、研究ノートに)どんどん関係ありそうな、式を書いていく。こういう風に、

電圧を掛けないとジュールにならない

一番上の式が、鍵だったんだ」


スキャンしてきた

熱の仕事当量と2階の論理式についてのメモ


若菜「足場を見せるって、本当」

麻友「折角だから、このページ、スキャンしてきたら?」

私「そうするか」

若菜「試験問題ではないから、解答もないし、そもそも、解ける問題かどうかも、分かってない。それでも、解いちゃうんですね」

麻友「研究してるって、言ってたものね」

結弦「一番上の式って、

{Q=0.24 EIt}

って、書いてある。0.24 って、何?」

私「中学の理科の資料集に書いてあった式で、熱の仕事当量というものを、表す式なんだ。特待生に質問! この 0.24 って、何だ?」

麻友「そんな無茶振り、無理よ」

私「ヒント、花嫁修業と関係ある」

麻友「『{1\mathrm{cal}=4.2 \mathrm{J}}』よね。でも、4.2 よ、0.24 は、4 と 2 が、逆じゃない」

私「計算機でいいから、{\displaystyle \frac{1}{0.24}} って、計算してご覧」

麻友「ポン、ポン。あれっ? 4.16666 四捨五入すると、4.2 どうして?」

私「数字の順番が逆になるのは、偶然に近いけど、数独みたいに作られたパズルより、よっぽど面白いだろ」

結弦「熱の仕事当量として、0.24 を中学のとき覚えていた、お父さんは、高校で、{1\mathrm{cal}=4.2 \mathrm{J}} の 4.2 を、覚えなくて、済んだんだね」

若菜「こういう小さな、(再)発見を楽しんでいるから、お父さんは、数学も、物理学も、楽しいと、心から、言えるんですね」


私「物理学者や数学者になるわけではない、麻友さん達に、嫌な勉強をさせても、意味がない。相対性理論の本で、凄く面白いと思ったところだけ、紹介しようと思う。麻友さんのヴォイストレーニングに、私が付き合っても、しょうがないのと同じでね」

若菜「相対性理論の本って?」

私「結弦にあげたら、難し過ぎると言われた、

この本」

結弦「だから、難しいって」

私「面白いところだけ、見せようかと思う。単位がどうとか、そういう話は、進んでから分かれば良い」

麻友「うん」

私「じゃ、ノート、スキャンしてくる」

 現在2025年4月19日13時30分である。おしまい。