ニュートンの運動法則の適用

アイザック ニュートンは、物理学で最も有名な名前の 1 つであり、「運動」の研究において最も重要な人物です。 1642 年から 1727 年まで生きたニュートンは、1686 年に運動の 3 つの法則を策定しました。

ニュートンの 3 つの運動法則は次のとおりです。

• ニュートンの運動の第一法則:慣性の法則

• ニュートンの運動の第 2 法則:運動量の法則

• ニュートンの運動の第 3 法則:作用反作用の法則。

これら 3 つの法則は、オブジェクトが動いているとき、静止しているとき、または何らかの力が加えられたときのオブジェクトの動作を決定します。ニュートンの著書 Principia Mathematica Philosophiae Naturalis で最初に出版されたこれらの法則は、ガリレオ ガリレイの発見の後、物理学における運動研究の基礎を形成しました。

ニュートンの運動の第一法則:慣性の法則

慣性とは、外力の影響を受けない限り、変化せず、影響を受けないオブジェクトの特性です。これは、ニュートンの運動の第一法則である慣性の法則を決定する概念です。

つまり、次のように説明できます:

• 静止位置にあるオブジェクトは静止したままです。 (ここでは、外力の適用はゼロです。)

• オブジェクトに外力が加えられると、そのときだけ動きが生じたり、変化したりします。

• 物体が特定の方向に特定の速度ですでに動いている場合、その物体は同じ方向に同じ速度で動き続けます。外力がオブジェクトに適用され、その方向または速度、またはその両方が変化します。

したがって、静止しているか動いているオブジェクトは、正味の外力が加えられるまで元の状態のままです。

ニュートンの慣性の法則の適用:これは、次の例で理解できます。テーブルの上の本の例は、物理教室で聞く最も古典的な例の 1 つです。これは、この概念を可能な限りシンプルかつ効果的な方法で説明しているからです。

この例は、本がテーブルの上に横たわっていても、本に外力を加えて動かさない限り影響を受けないことを示しています。

ニュートンの運動の第 2 法則:運動量の法則

ニュートンの運動の第 2 法則 (運動量の法則) は、物体の運動量の変化率と物体にかかる力は正比例関係にあると述べています。ここでは、適用される正味の力の方向が運動量の方向を決定します。

質量加速度の法則としても知られるこの法則は、別の方法で理解することもできます。オブジェクトに適用される力の量とその質量は、その加速度を決定する重要な要素です。オブジェクトに適用される力は、その質量と加速度の積によって計算できます。

式は次のとおりです:

F =m.a

力 =質量.加速度

ここでは、力が大きいほど、同じ質量の物体の加速度が大きくなります。

ニュートンの質量と加速度の法則を日常的に適用する例として、この状況を見てみましょう:なぜ軽い物体はより速い加速度で動くのでしょうか?これは、ニュートンの質量と加速度の法則が適用されているためです。

典型的な例は次のとおりです:ショッピング カートが空のとき (つまり、質量が少ないとき)、スムーズかつ高速に移動するために必要な力は小さくなります。ただし、オブジェクトで満たされることによって質量を獲得するため、以前と同じ加速度を得るには、はるかに大きな外力が必要です。

ニュートンの運動の第 3 法則:作用反作用の法則

ニュートンの運動の第 3 法則である作用反作用の法則は、作用と反作用の関係を示しています。すべての行動に対して、常に同じ反対の反応があると言っています。

ニュートンの運動の法則を適用するために、この概念の日常的な例を取り上げてみましょう。ベッドに横になっているときは、2 種類の力が働いています。最初の力は、マットレスに横になったときに体がマットレスに加える力です。 2 つ目の力は、この力に対する反応メカニズムであり、マットレスが体を押し戻して表面に体を押し付けながら、形状と圧力ポイントの増加に順応します。

これらの圧力が等しくない場合、たとえば:

· マットレスが体にかかる圧力よりも体がマットレスにかかる圧力の方が大きいと、マットレスが変形したり、平らになったりします。

· 身体がマットレスにかける圧力よりもマットレスが身体にかかる圧力の方が大きい場合、マットレスは硬い表面として機能し、体の形をとらず、全体的に元の形を保ちます.

したがって、両方の物体から加えられる力は等しいと言えます。

加えられた力は互いに反対方向に加えられ、バランスを取り、お互いに抵抗し合うとも言えます。身体がマットレスに加える力は下向きですが、マットレスが身体に加える力は上向きです。

したがって、この力の組み合わせは等しいだけでなく、互いに反対方向でもあります.

ニュートンの運動法則の日常的な応用

前述のニュートンの運動法則の適用例以外に、日常生活でよく使用される例を次に示します。

結論

このレッスンを完了すると、次の概念に精通しているはずです。ニュートンの運動の 3 つの法則。ニュートンの運動の第一法則 - 慣性の法則。ニュートンの運動の第 2 法則 - 運動量の法則。ニュートンの運動の第 3 法則 – 作用反作用の法則。