2019年度第2回東大実戦模試・物理の出題ミスとその後の経過について

マナ物理 @manabu_physics

【３体問題 実験１】 突然ですが質問です。 図のように10円玉Ａ，Ｂ，Ｃを机の上に置きます。 (上から見た図です) ＢとＣを接触させておき， Ｂを上から指で思いっきり押さえて，動かないようにします。 ではここで，左方からＡをＢに直衝突させるとどうなりますか？ まずは，予想をしましょう！ pic.twitter.com/CvWjLcMIo9

拡大

拡大

マナ物理 @manabu_physics

１．ＡがＢに当たった後，Ａは静止する 　（そして，全体が静止） ２．ＡがＢに当たった後，Ａは静止し，Ｃが右に動き出す ３．ＡはＢではね返され，ＢとＣは静止したまま ４．ＡはＢではね返され，Ｃが右に動き出す ５．その他 予想は立てられましたか？ さぁ，では実際に実験をしてみてください。

マナ物理 @manabu_physics

どうでしたか？ 結果は ２．です。 では，なぜＣが右に動き出したのでしょうか。 いくら強くＢを押さえても，Ｃは右に動き出します。 ＡがＢに当たった瞬間，Ｂを押さえていた指は衝撃を受けます。 そうです。10円玉内部の金属原子が衝撃を伝えているのです。 指はその振動までは止められないのです。

マナ物理 @manabu_physics

【３体問題 実験２】 図のように，質量の等しい小球A，B，Cを滑らかな水平な床の上に置きます。 (真正面から見た図です) BとCを接触させておきます。 反発係数が１に近いのは，象牙と象牙(0.95程度)といわれています。 割れる可能性もあるので怖くて普通使いませんが，A，B，Cを象牙にします(笑) pic.twitter.com/vC0qe4N7GW

拡大

マナ物理 @manabu_physics

ではここで質問です。 左方からAをBに直衝突させるとどうなりますか？ 「現実世界」でどうなるか，予想してください。 pic.twitter.com/lGBKGyVdwH

拡大

マナ物理 @manabu_physics

実験結果です。 結果： CはほぼAの衝突時の速さで右に進み， Bも右向きにノロノロと動く 10円玉のようなもので実験をすれば，Bが動くことはないのですが， この実験は正確に行えば行うほど，Bが動いてしまうのです。 なぜでしょうか？

マナ物理 @manabu_physics

ヒントは【３体問題 実験１】にあります。 twitter.com/manabu_physics… AがBに当たったことによる衝撃がBの右端に伝わり切るのに時間がかかります。 そして，それがすべて伝わり切る前にCがBから離れてしまったとき，Bが動いてしまうのです。

マナ物理 @manabu_physics

「３体衝突」は，“くにごろうさん”も考察しています。 twitter.com/ilp_bot/status… “くにごろうさん”が述べていますが AとBが衝突したあと， １．まずAとBの衝突が起こり，その直後にBとCの衝突が起こる ２．Aと物体BC(BとCを１カタマリとみなしたもの)との衝突が起こる の判別ができないことが問題。

マナ物理 @manabu_physics

そういう意味では，写真の2000年新潟大学の大問１[2]の問題は出題ミスとなります。 では，どうすれば新潟大学の問題を成立させることができるのでしょうか？ 考えてみてください。 pic.twitter.com/b1SGrvg0fX

拡大

マナ物理 @manabu_physics

１つのアイディアとしては， 図のように，BとCとを少し離して置くということが考えられます。 これならば，AがBに衝突して速度交換が起こり，次にBとCとが衝突して速度交換が起こる 「可能性」が高まります。 pic.twitter.com/xHXLsPLqD0

拡大

マナ物理 @manabu_physics

実際，入試問題でもそのような措置をとっているものが見られます。 2012年大阪大学の力学問題です。 小球をそれぞれ少し隙間をあけて落下させています。 dropbox.com/s/vok6nxbbbwp8…

マナ物理 @manabu_physics

【第２回東大実戦物理作問ミス】 大学入試では，理想的な状態を仮定して作問されます。 しかし，現実世界での再現性を考えているのです。 駿台の物理科主任講師(作問者)のように 「普通さぁ，剛体というのは，力が瞬間的に伝わるわけよ」 などと言い訳をしないように，大学教員は慎重に作っています。

マナ物理 @manabu_physics

ましてや，作問ミスがあったにもかかわらず， 謝罪もせず，何事もなかったように解説授業をすることは考えられません。 残念ながら，彼の解説授業を観て， 「物理って面白いなぁ」と感じた受験生は一人もいなかったと思います。

マナ物理 @manabu_physics

「非常にやさしい」「基本問題」「非常に基本的な問題でしょ」「駿台のテキストにこんなのあったでしょ」という発言を連呼する姿には全く魅力を感じません。 マナブより

マナ物理 @manabu_physics

＜最後に，教育者の方へ＞ 「静止２球に１球を衝突させたときの衝突後の速度」関しては， 北海道工業大学の三好康雅さんと峰友典子さんの研究報告があります。 参照してください。 jstage.jst.go.jp/article/pesj/4…

吉田弘幸 @y__hiroyuki

物理の試験で出題ミスをする人は、用語を自分勝手に拡大して用いて現実に何が起きている（とモデル化すべきな）のかを考えていない。要するに物理学とは何なのかがまったく分かっていない。