運動の法則

目次

ニュートンの運動の法則

運動の第1法則(慣性の法則)

物体に外部から力が働かないなら,その物体の運動状態は変化しない.つまり,静止している物体なら永久に静止するし,運動しているなら,永久に等速運動する.

運動の第2法則(運動の法則)

物体に外部から力Fが働くと,その力の方向に,その力の大きさに比例し,その物体の質量mに反比例する加速度aを生じる.つまり,F=ma

運動の第3法則(作用・反作用の法則)

ある物体Aが,他の物体Bに力Fを及ぼすと,BはAに大きさが等しく,向きが反対で同一直線上の力Fを及ぼしかえす.


運動の法則の詳しい説明(?)は,運動の法則に記載しています.

慣性系

  1. 物体について運動方程式をたてる場合,ニュートンの第1法則が成り立つような座標系をもとにしなければならない.
  2. このような座標系を慣性系という.
  3. 一つの慣性系に対して等速度運動をしている座標系は慣性系であり,両者の関係は対等.

力の絶対単位

  1. F=maをF=kma(kは定数)と書いたとき,k=1となるような力の単位を力の絶対単位と言うらしい.この場合,MKS単位系では,[N],CGS単位系では[dyn]となる.
  2. 1[N]:質量1[kg]の物体に働いて1[m/s2]の加速度を生じさせる力を1[N]という.
  3. 1[dyn]:質量1[g]の物体に働いて1[cm/g2]の加速度を生じさせる力を1[dyn]という.
  4. F[N] = m[kg] × a[m/s2]
  5. F[dyn] = m[g] × a [cm/g2]
  6. ってことは,1[N] = 1 [kg・m/s2] = 103 × 102 [dyn] = 105 [dyn]

力の働き方に関する注意

  1. 内力と外力を区別して外力のみ使う
  2. もらう力と与える力を区別してもらう力のみ使う
  3. 張力や抗力は,接触物体からもらう力のみ使う

運動方程式を立てる場合に必要な力の分類

接触力
張力
抗力
その他
場の力
重力
万有引力
クーロン力
ローレンツ力
その他

摩擦力

静止摩擦力

  1. 静止物体を粗い面上に沿って動かそうとする力を加えたけど,動かない.これは物体が接する面から,面に沿った逆向きの抗力を受けるため.この抗力を静止摩擦力と言う.
  2. 静止摩擦力fは物体を面に沿って動かそうとする力の大きさによって異なるが,最大摩擦力Fmを越えることはできない. もし,動き出そうとするその時ならば,最大静止摩擦力となる.
  3. 静止摩擦力をμ,垂直抗力をNとするならば,最大摩擦力Fmは,Fm = μNとなる.

動摩擦力

  1. 物体が粗い面を滑っているとき,物体は面から,滑る方向と逆向きに抗力を受ける.これを動摩擦力という.
  2. 動摩擦係数μ’を定める.垂直抗力をNとすれば動摩擦力F’は,F’ = μ’N

摩擦の概念は,摩擦力に記載しています.参考にして下さい.

力のつりあいの条件

  1. 質点に力が働いていても,その運動状態が変化しないとき,質点に働いている力はつりあっている.
  2. 運動の第2法則より,F = maなので,運動状態が変化しない---->加速度 a=0 から,F=0 つまり,一般的に言うと,力の合力がゼロってこと.

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