物理基礎⑫ 運動の3法則 ~ニュートンがまとめた法則の中身を覚えよう!~

物理基礎・物理
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こんにちは!今回は運動の3法則について学びましょう!

力がはたらくと物体がどのような動きをするのかをまとめた画期的な法則で、物体の基本的な運動をイメージするのにとても重要な役目を持っています。では、運動の3法則を紹介します。

運動の3法則とは

  • 慣性の法則(運動の第1法則)
  • 運動の法則(運動の第2法則)
  • 作用反作用の法則(運動の第3法則)

この3つを指します。物体にはたらく力が、物体にどのような動きをもたらすのか、おおまかに決めてくれます。

慣性の法則(運動の第1法則)

まず、慣性の法則の定義を確認しましょう。

物体が外から力を受けないとき,あるいは,受けていてもそれらがつりあっているとき,静止している物体は静止し続け,運動している物体は等速直線運動を続ける。

どういう意味なのかを説明します。

  • 物体が外から力を受けないとき
  • 物体が力を受けていてもつりあっているとき

この2つの条件はどちらも、合力Fが0ということを示しています。どちらかを満たしていれば運動の状態が静止し続けるか、等速直線運動するという制限がかかります。

つまり、合力が0なら、加速しないという意味が込められています。

ちなみに、全ての物体は、そのときの運動状態を保ち続けようとする性質があり、これを慣性と呼んでいます。

運動の法則(運動の第2法則)

つぎに運動の法則の定義を確認しましょう。

力を受ける物体は,その力の向きに加速度を生じる。この加速度の大きさは,受ける力の大きさに比例し,物体の質量に反比例する。

これらを簡潔にまとめると、

  • とりあえず、合力の向きに物体は加速する。
  • 力が大きいほど、物体は加速度しやすい。
  • 質量が大きいほど、物体は加速度しにくい。

第2法則は、合力が0でないときの想定をしています。その時に注目するのが力の大きさ、力の向き、物体の質量である事を示しています。

作用反作用の法則(運動の第3法則)

最後に作用反作用の法則の定義です。

物体Aから物体Bに力をはたらかせると,物体Bから物体Aに,同じ作用線上で、大きさが等しく、向きが反対の力がはたらく。

作用反作用に関しては前回も説明しましたので細かい説明は、割愛します。気になる人は、下のリンクから覗いてみてください。

第3法則の作用反作用の法則は、物体に力がはたらくと、もう一方にも影響が出ることを示しています。

まとめ

運動の3法則を理解する事で、物体の運動のパターンが決まってきます。それらのパターンを元にして、力のつりあいで解くのか、運動方程式を使うのかを考えます。では、今回の内容をまとめましょう。

  • 慣性の法則 → 力が0なら、物体は加速しない。
  • 運動の法則 → 物体は、力の向きに加速する。加速度の大きさは力と質量に関係している。
  • 作用反作用の法則 → 物体に力がはたらくともう一方の物体にも力がはたらく。

運動の3法則は、ニュートンがプリンキピアという本にまとめました。当時は理解できる人は全くいなかったらしいですが、数百年たった現在は、高校生で一般的に習うことができます。しかも母国語で(笑)これって、すごいことですよね!

ということで、皆さんも頑張っていきましょう!ではではヽ(´▽`)/

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