ニュートンの第二法則

ニュートンの第 2 法則は、 力学の基本原理 としても知られ、物体の力と加速度の関係を扱います。

これは 、物体の動きの力学を説明するアイザック ニュートンの 3 つ法則 のうちの 2 つ目です。ニュートンの第 1、第 2、および第 3 法則は、1687 年に『自然哲学の数学的原理』という本の中で出版されました。

これは方程式で表すことができる唯一のニュートンの法則であり、合力 (Fr) は質量 (m) と加速度 (a) の積に等しくなります。

この法則によれば、物体が加速して速度が変化するには、物体に力が加えられなければなりません。したがって、第 2 法則は物体の運動に 加速度 がある場合を扱い、加速度がゼロの場合を扱う第 1 法則とは区別されます。

物体が平衡状態を離れて加速するには、物体に加えられる正味の力がゼロ以外でなければなりません。

これは、物体に複数の力が作用する場合、それらの力は方向と方向が同じであれば強め合う可能性があり、方向と方向が同じであれば互いに打ち消し合う可能性があるため、すべての力を合計する必要があることを意味します。たとえば、反対方向。

この法則の方程式を参照してください。

この関係から、結果として生じる力は、物体の質量に加速度を乗算することによって計算できることがわかります。この式から、 力と質量は正比例する量である こともわかります。

これは、質量が大きいほど、物体が加速するためにはより大きな力が必要になることを意味します。これは体の 慣性 、つまりバランス状態を維持しようとする傾向によって起こります。

質量は慣性の定量的な尺度であるため、質量が大きいほど、物体の慣性も大きくなります。

平らな場所に 2 つの木箱があり、1 つは 5 kg、もう 1 つは 500 kg です。人がこれらの箱を押そうとすると、軽い箱の質量が小さくなり、慣性も小さくなるため、より簡単に動かすことができます。

一方、 質量と加速度は反比例する量である ことがわかります。これは、物体の質量が大きくなるほど、速度変化に対する抵抗が大きくなり、加速度が低下するためです。

質量の異なる 2 つの物体を考えます。物体 A の質量は 10 kg、物体 B の質量は 5 kg で、両方の物体に同じ強度の力がかかります。

この場合、物体 B は物体 A よりも大きな加速度を得ることができます。これは、物体 B の質量が小さいため、速度上昇に対する抵抗が小さいために起こります。

これらの量の測定単位は次のとおりです。

慣性 の意味も参照してください。

ニュートンの第 2 法則が何であるかを理解したところで、実践的な 演習 の例を見てください。

両方とも 100 kg の 2 つの体 A と B があるとします。ボディ A には 40 ニュートンの力がかかり、ボディ B には 60 ニュートンの力がかかります。それぞれの物体が獲得する加速度はいくらでしょうか?

式を使用すると、次のようになります。

その結果、 物体 B の加速度が物体 A の加速度よりも大きいことが わかります。両方の質量が同じであるため、結果として物体に加えられる力がより強い場合の加速度はより大きくなります。

以下も参照してください。