ニュートンの運動の三法則

あのリンゴのニュートンが考え出した運動の3法則を紹介します.

運動の三法則

運動の三法則は,私たちの身の回りでもよく起こっていることなので直感的な理解がしやすいのが特徴.

まずは慣性の法則から.

第一法則:慣性の法則

「すべての物体は、外部から力を加えられない限り、静止している物体は静止状態を続け、運動している物体は等速直線運動を続ける」

これが慣性の法則と呼ばれるもの.

外から力を加えなければ,物体は今の状態を保ち続けるという法則で,

加速度\(0\)の等速直線運動を行うという法則.

最初の速度が0なら静止しているし,最初に速度があったら,力が加わらない限りその速度を保つのです.

※静止という状態も,等速直線運動の特別な場合(初速度\(0\))です.

私たちの身の回りでは,物は放置しておいたら勝手に静止状態に向かいます.

これは空気抵抗や摩擦力があるからで,宇宙空間のような,空気もなく摩擦も起きない空間だと,速度のあるものは外部からの力が加わらない限り永遠に等速直線運動を続けます.

慣性の法則・日常での例

だるま落としやテーブルクロス引きなんかがその代表です.

静止しているものはずっと静止状態を保とうとします.

カーリングなんかも慣性の法則の典型例で,氷とストーンの間に摩擦力が働くので徐々に減速していきますが,摩擦力が小さいので,慣性の法則によってほぼ理想的な等速直線運動になります.

第二法則:運動の法則

物体に力が働くとき、物体には力と同じ向きの加速度が生じ、

その加速度の大きさは力の大きさに比例し、物体の質量に反比例する。

この法則は,力学を勉強した人なら必ず出くわすであろう運動方程式に直結した法則です.

力を\(F\),加速度を\(a\),物体の質量を\(m\)と置くと,

$$F=ma$$

と表せます.(比例定数:1)

この比例定数1の時の「運動の法則」が運動方程式になります.

第三法則:作用・反作用の法則

2物体が互いに力を及ぼし合うとき、それらの力は向きが反対で大きさが等しい

中学校の時にもやったのではないでしょうか.

物体に何か力を加えた時,もう片方も同じ大きさで向きが反対の力を受けるというのが作用・反作用の法則.

ボートでよく例えられます.

水の上で片方のボートを押すと,自分のボートにも同じ大きさで向きが逆の力が加わります.

 

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