Minne theta (θ) oikein menee? Piirustustemppu selkeyttää asian! (Sairaanhoito ja lukion fysiikka yhdistyvät: kertomus voimien hajottamisesta)

Terveisin Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Minulle jokainen päivä on kokeilu.

Sairaanhoitajaopiskelijatkin pulassa!? Opi fysiikkaa hauskasti tukiopetuksen avulla!

Hei kaikki, oletteko kuulleet tukiopetuksesta (remedial education)? Yksinkertaisesti selitettynä se on opetusta, jonka tarkoitus on vahvistaa yliopisto-opinnoissa vaadittavia perustaitoja. Erityisesti hoitoalalla monet opiskelijat kamppailevat fysiikan kanssa, ja juuri heitä varten kirjoitin oppikirjan nimeltä ”Ymmärrä fysiikan perusteet” (kustantaja Nanzando).

Mutta miksi hoitotyössä tarvitaan fysiikkaa, saatatte miettiä. Totuus on, että fysiikan osaamisesta on valtavasti hyötyä hoitajan työssä. Esimerkiksi potilaan avustamisessa käytettävä ergonomia (body mechanics) ja infuusiolaitteiden paineensäätö ovat tilanteita, joissa fysiikkaa sovelletaan yllättävän usein.

Saan usein sekä valmistuneilta että nykyisiltä hoitoalan opiskelijoilta saman kysymyksen. Kuulen sen usein myös lukiossa opettaessani, joten vastaus saattaa auttaa teitäkin!

”Miksi painovoiman kaltevan tason suuntaiseen komponenttiin liittyy sinθ?”

Tämä on klassinen kysymys, joka liittyy voimien jakamiseen komponentteihin. Erityisesti kun tarkastellaan kaltevalla tasolla olevaan kappaleeseen vaikuttavia voimia, sini ja kosini menevät helposti sekaisin. Kerrankin eräs opiskelija tuli luokseni harjoituskokeen kanssa ja pyysi apua juuri tähän. Kuvitellaanpa seuraava tilanne:

Kappaleen liike kaltevalla tasolla

Kun jaamme kaltevalla tasolla olevaan kappaleeseen vaikuttavan painovoiman komponentteihin, saamme tason suuntaisen ja tasoa vastaan kohtisuoran komponentin. Tason suuntaiseen komponenttiin liittyy sinθ, mutta miksi? On totta, että kuviosta on vaikea heti nähdä, mihin kulma θ sijoittuu voimakolmiossa.

Mihin θ sijoittuu?

Sini vai kosini?

Piirretään ensin kuva uudelleen äärimmilleen vietynä!

Tällaisissa tapauksissa käytetään yleensä kolmioiden yhdenmuotoisuutta, mutta minä suosittelen piirtämään annetun kuvan uudelleen äärimmäisillä arvoilla. Kokeillaan esimerkiksi pienentää kaltevan tason kulmaa äärimmäisen pieneksi.

 

　Silloin voimme arvata, että painovoiman komponentteihin jaetun kuvion terävin kulma on θ. Voimme myös piirtää kuvan uudelleen suurentamalla θ:ta äärimmilleen. Esimerkiksi aiemmassa voimamomomenttia koskevassa tehtävässä voimme piirtää kuvion suurella θ:lla.

Nyt θ:n paikka on täysin selvä, eikö niin? Tällä tavoin, jos tehtävänannossa on epäselvä, noin 45 asteen kulmalla piirretty kuvio, kannattaa se piirtää uudelleen käyttäen äärimmäisiä kulmia (kuten 30 tai 60 astetta). Kulman θ siirtyminen on tällöin helpompi hahmottaa kuin pelkän yhdenmuotoisuussäännön avulla.

Hyödynnä yhdenmuotoisuutta ja kulmien suhteita

Tietenkin on myös tärkeää ymmärtää teoria sille, miksi θ on juuri siinä paikassa. Esimerkiksi kaltevan tason tapauksessa voimme tarkastella kahta yhdenmuotoista suorakulmaista kolmiota löytääksemme θ:n paikan.

Näin voimme ilmaista voimien suuruudet.

Hyödynnämme siis kolmioiden yhdenmuotoisuutta tai samankohtaisten kulmien ominaisuuksia yhdensuuntaisten suorien kanssa.

Ota yhteyttä tai pyydä tarjous

Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Tarjoan selkeitä ohjeita ja vinkkejä hauskoihin tiedekokeisiin, joita voit tehdä kotona. Kokeile hakua ja löydä lisää!
・Lisätietoa minusta, Ken Kuwakosta, löydät täältä.
・Teen erilaisia toimeksiantoja (kirjoitustyöt, luennot, tiedekerhot, TV-konsultointi, esiintymiset yms.). Pyydä tarjous täältä.
・Seuraa uusimpia päivityksiä X:ssä!

Tiedekanavallani julkaisen videoita kokeista!

２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！

• 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０

体中に梱包材をはりつけてみよう！

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師等・ショー・その他お知らせ

• 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校　講師
• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　サイエンスショー予定
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。