2.運動の法則

 物体に力が全く作用していないか、作用していても合力が0の場合、物体はその運動状態を変えない。すなわち、物体が静止していたらそのまま静止状態を保ち、また運動している場合にはそのまま等速度で運動を続ける。これを慣性の法則という。

 質量の物体に力が作用する場合、物体は力の方向に加速度運動をする。このときの加速度αは力に比例し、質量に反比例する。そして、比例定数が1となるように力の単位を選べば、
α          (1)
の関係が成り立つ。式(1)は加速度の代わりに、速度()の時間微分あるいは位置()の時間に関する二階微分を用いて
   (2)
または、
   (2
と表すことも出来る。式(2)あるいは式(2)はNewton(ニュートン)の運動方程式とよばれ、Fが与えられると、その力のもとで運動する物体の速度()と位置()が、この微分方程式を解くことにより求められることを示している。
 式(1)において、kgの質量の物体に1m/s2の加速度を生じさせる力の大きさを1N(ニュートン)という。すなわち、N=1kgm/s2である。また、質量1gの物体に1cm/s2の加速度を生じさせる力の大きさを1dyn(ダイン)という。

 人が壁を押すと、人は逆に壁から力を受ける。このように、人が壁を押す(作用)に対しては必ず、壁が人を押し返す(反作用)が生じる。これを作用・反作用の法則という。作用と反作用は同一直線上にあり、大きさが等しく逆向きの力である。

 これら

(1)慣性の法則
(2)Newton(ニュートン)の運動方程式
(3)作用反作用の法則

運動の3法則といい、力と運動を考える上での基本法則である。

 
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