ニュートンの運動の法則

ニュートンの運動の法則 オブジェクトの運動とそれに作用する力との関係を説明する古典力学の 3 つの法則です。

歴史

アイザック ニュートン卿は、1687 年の著書 Philosophiae Naturalis Principia Mathematica で、運動の 3 つの法則について説明しています。 . プリンキピア また、重力理論の概要を説明します。相対性理論は光速に近い速度で移動する物体に適用されますが、ニュートンの法則は通常の条件下でうまく機能します。

ニュートンの第一法則 – 慣性

不均衡な力が作用しない限り、静止している物体は静止したまま、または動いている物体は一定の速度で直線的に動き続けます。

基本的に、第 1 法則は運動状態の変化に対する身体の抵抗である慣性を表します。正味の力がボディに作用しない場合 (すべての外力が相殺される場合)、オブジェクトは一定の速度を維持します。動かない物体の速度はゼロですが、動いている物体の速度はゼロではありません。オブジェクトに作用する外力は、その速度を変化させます。

以下はニュートンの第一法則の例です:

• ドロップしたボールが落ち続ける
• 動いているカートから手を離すと、カートは転がり続けます (最終的には摩擦で止まります)
• テーブルの上に置かれたリンゴは自然には動きません

ニュートンの第二法則 – 力

物体の運動量の変化率は、物体に作用する力に等しいか、加えられた力は物体の質量に加速度を掛けた値に等しくなります。

ニュートンの第 2 法則の 2 つの方程式は次のとおりです。

F =m*a

F =Δp/Δt

ここで、F は加えられた力、m は質量、a は加速度、p は運動量、t は時間です。第 2 法則は、外力が物体を加速することを示していることに注意してください。加速の量はその質量に反比例するため、重い物体は軽い物体よりも加速するのが難しくなります。第 2 法則は、物体の質量が一定であると仮定しています (相対論的物理学では常にそうであるとは限りません)。

ニュートンの第 2 法則の例を次に示します。

• 軽い箱よりも重い箱を移動する方が手間がかかります。
• トラックは車よりも停止に時間がかかります。
• 動きの遅い野球よりも、動きの速い野球で打たれる方が痛い.各ボールの質量は同じですが、力は加速度に依存します。

ニュートンの第 3 法則 – 作用と反作用

1 つの物体が 2 番目の物体に力を加えると、2 番目の物体は最初の物体に同じ力と反対の力を加えます。

すべてのアクションに対して、等しく反対の反応があります。したがって、リンゴをテーブルの上に置くと、テーブルはリンゴの質量×重力加速度に等しい力でリンゴを押し上げます。これを視覚化するのは難しいかもしれませんが、ニュートンの第 3 法則のより明白な例があります:

• ローラー スケートを履いていて、スケートを履いている人を押すと、両方とも動きます。
• ジェット エンジンは推力を生み出します。高温ガスがエンジンから排出されると、同じ力でジェットが前方に押し出されます。

参考文献

• ハリデー、デビッド。クレイン、ケネス S.;レズニック、ロバート（2001）。 物理第 1 巻 （第5版）。ワイリー。 ISBN 978-0471320579.
• Knight, Randall D. (2008). 科学者とエンジニアのための物理学:戦略的アプローチ (第 2 版)。アディソン・ウェズリー。 ISBN 978-0805327366.
• プラスティノ、エンジェル R.; Muzzio、Juan C. (1992)。 「可変質量問題に対するニュートンの第 2 法則の使用と悪用について」。 天体力学と力学天文学 . 53 (3):227–232. doi:10.1007/BF00052611
• ソーントン、スティーブン T.;マリオン、ジェリー B. (2004)。 P の古典力学 記事とシステム（第5版）。ブルック・コール。 ISBN 0-534-40896-6.