ニュートンの 3 法則

ニュートンの法則は 物体の動きの力学を説明する 3 つの法則のセットであり、 これらが合わせて 古典力学 の基礎を形成します。これらはアイザック ニュートンによって作成され、1687 年に彼の著書「自然哲学の数学的原理」の中で出版されました。

これらの法則は、物体の運動状態を変化させる原因を説明します。 物体は平衡状態にある場合もあれば、何らかの加速度を伴って移動している場合もあります。

平衡状態には、静的平衡と動的平衡の 2 つの状態があります 。物体が静的平衡状態にあるとき、それは静止しています。動的平衡状態にあるとき、それは直線かつ一定の速度で運動しています – 等速直線運動 (MRU)。

平衡状態から離れるには、物体に力が作用し、物体が加速度を得る必要があります。私たちは力を 2 つの物体間の相互作用として理解できます。

慣性の法則は、ゼロ以外の正味の力が加えられない限り、 物体は平衡状態を保つ傾向がある ことを説明しています。合力は、物体に作用するすべての力のベクトル和です。

これらの力の合計がゼロの場合、つまり、さまざまな力が互いに打ち消し合う場合、物体は平衡状態、つまり静止または均一な直線運動を維持します。結果として生じる力がゼロ以外の場合、物体は加速度を獲得し、平衡状態から外れます。

この法則によれば、物体の質量が大きくなればなるほど、その慣性も大きくなり、したがって、物体を静止状態または等速直線運動の状態から戻すためにはより大きな力が必要となる。

慣性の法則を理解するための簡単な例は、走行中のバスが突然停止することです。このとき、車内に立っている人の身体は常に動き続けるため、前方に投影されることになります。

停止している車両が急速に加速すると、その逆のことが起こります。この場合、車内の人々は静止したままになる傾向があるため、後方に押されます。

ニュートンの第一法則 と 慣性 について学びます。

ゼロ以外の正味の力が 物体に加えられると、物体は 加速度 を獲得し、静止または等速直線運動 (MRU) の状態を残します。

物体に生じる加速度は、物体に加えられる力 (f) に比例します。つまり、力が大きければ大きいほど、体の動きも大きくなるということです。一方、加速度 (a) と質量 (m) は反比例の関係にあり、質量が大きくなるほど加速度は小さくなります。

この法則は次の式で表されます。

力と加速度はベクトル量であるため、矢印で表されます。つまり、大きさ、方向、意味があります。この法則によれば、結果として生じる力は、物体に同じ方向の加速度を生じます。

力はニュートン (N) で測定され、1000 グラムの物体で 1m/s² の加速度を生み出すのに必要な力を表します。

この法則は、結果として生じる力が物体に作用するすべての力のベクトル和によって計算されるため、 「力の重ね合わせの原理」 とも呼ばれます。

ニュートンの第 2 法則 について詳しく学習してください。

ニュートンの第 3 法則によると、力が物体に作用するときは常に、この物体は同じ力と同じ方向で反対方向に反応します。これは、左から右に力が加えられた場合、体の反応は右から左になることを意味します。

この法則から、力が現れるには 二つの物体間の相互作用 が必要であり、同じ物体で作用と反作用が起こることはあり得ないことが分かります。

作用と反作用の法則の例としては、ローラー スケートに乗って非常に重い物体を押す人が挙げられます。この場合、人は反対方向に推進され、地面とローラースケートの車輪の間の小さな摩擦力によって移動します。

ニュートンの第 3 法則 と 力学 も参照してください。