運動の3法則を語る。

運動の3法則とは

ニュートンといえば万有引力の法則が有名だが、それに匹敵する業績に運動の３法則がある。
運動の３法則とは"物体"と"その物体に加わる力"の関係を３つの法則にまとめたものだ。

運動の3法則

第一法則：慣性の法則

「慣性」とはそのままの状態を続けようとする性質のことだ。

物体には慣性がある。 慣性があるために、力が加わらなければ、そのままの運動を続けるのだ。
だから、

• 止まっている物体はいつまでも止まっている
• 一定の速度で動いているものは、いつまでも一定の速度のまま動く

止まっている物体を動かしたり、動くスピードや方向を変えたい場合は力が必要なのだ。
「運動の状態(スピード、方向)を変えたいなら、力を加える必要がある」と言ってもいいだろう。

物体のスピードが変化しているなら、その時、力を受けているのだ。

運動方程式

慣性の法則によると、運動の状態を変えるには力が必要になる。
どのくらいぼ力が必要かをまとまたものが運動方程式だ。

運動の状態を変わるということはその物体に加速度が生じたことになる。

力が作用すれば、物体に加速が生じ、その結果運動の状態が変わるのだ。

ここから、物体に作用する力と、物体に生じる加速度は大きな関係がある。 これを表現したものがF＝maだ。

この式から以下のことが言える。

• 力と加速度は比例する
• より大きい加速を得るためには、よりおおきな力が必要
• 質量の大きな物体を動かすには、より大きな力が必要
• 重い物体ほど動かしにくい

作用・反作用の法則

慣性の法則には一つの疑問がある。
机の上に置いた物体は静止している。
これは運動の状態が変化していないので力が作用していないと思える。
しかしこの物体には明らかに重力が作用しているはずだ。

物体が地球から重力で引かれると物体は机の表面を押す。
すると机の表面は逆向きの力で押し返す。方向は逆向きで大きさは同じだ。

結局、机の上の上の物体には地球が引く引力と机が押し返す抗力がかかり、両者は等大で逆向きだ。

したがって、机の上の物体にかかる合力はゼロである。
実質的に力がかかっていないので、運動の状態が変化していないおで、静止を続けるのだ。
重力で物体が机を押す力が作用、机が物体を押し返す抗力が反作用という。

このように力は常に作用と反作用がペアで存在する。
これが作用・反作用の法則だ。

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