【2】運動の三法則【物理基礎解説】

運動の三法則物理

この記事では、物理基礎「運動の三法則」の解説をしていきます。

この項のポイントは以下の3つです。

  • 慣性の法則
  • 運動法則
  • 作用反作用の法則

力学の覚えておくべき3つの法則を紹介します。

運動法則だけは高校で勉強し始めるので、遅れないようにしてください。
ここで物理に苦手意識を持ってしまうと、これ以降もズルズルと行ってしまいます。

まだまだ高校物理の入り口。頑張っていきましょう!

第一法則:慣性の法則

慣性の法則は中学校の時に習ったはず。しっかり復習していきましょう!

慣性の法則とは「外から力がはたらかない・力が釣り合っているとき、物体は静止または等速度運動を続ける」というもの。

慣性の法則

例えば、コンクリートの上でボールを転がすと、いずれ止まります。
しかし、氷の上でボールを転がすと、もっと長い距離を転がって止まります。

コンクリートと氷、何が違うのかというと…「摩擦」ですね。

氷よりコンクリートの方が摩擦が大きいので、コンクリートで転がしたボールは早く止まります。

なら、ここで、摩擦ゼロの氷よりツルツルの物質の上を滑ると考えたら…

ボールには外力(摩擦)が働かないので、どこまでも転がっていきます。

この、「”外力がない(釣り合っている)時には”物質は等速直線運動(または静止)をする」ということを表したのが、慣性の法則です。

第二法則:運動法則

運動の法則は、高校生になって初めて習う分野です。それほど難しくないので、しっかり理解してください。

運動法則とは「物体に力を加えると、物体は力の向きに加速度を生じる。加速度は、加えた力に比例し、物体の質量に反比例する」です。

文字にしたら大げさですが、絵にしてみるとすごく簡単。

運動の法則

物体(ボール)に力F(風)を加えると、物体(ボール)は力の向きに加速度aを生じる。
加速度aは、加えた力に比例(風が強くなると、ボールも転がる)し、物体の質量に反比例(ボールが重くなると、加速しにくい)する。

難しくないですね。式にすると、a = F / mです。

「F = ma」。超重要なので、覚えておいてください!

F:物体に働く力〔N〕
m:質量〔kg〕
a:加速度〔m/s2

運動方程式

先ほど出したF=maは「運動方程式」と呼ばれています。これは非常に重要!

「加速度」という文字が問題に出てきたら、真っ先に運動方程式を考えましょう。

なんと、床を滑る物体から星の運動まで、様々な自然現象が運動方程式を使って算出されます。

運動方程式の立て方は以下の手順。

  1. 物体に働く力を全て書く
  2. 加速度を向きに気をつけて書く(向きが決まっていないときは自分で決めていい)
  3. F=maに代入する

運動方程式は重要なので、簡単な例題をやってみましょう。

運動方程式

基本問題です。上方向の運動方程式を立てて、Tを求めました。

問題がより複雑になっても、基本はコレです。運動方程式は絶対に立てられるように!

第三法則:作用反作用の法則

作用反作用の法則も、慣性と同じく中学校の時に習ったはず。しっかり復習していきましょう!

作用反作用の法則とは作用反作用の法則とは「物体Aが物体Bに力を加えているとき、同時に物体Bから物体Aにも力が働いている。この力は互いに逆向きで大きさも等しい」です。

例えば、机にものを置いたとき、重力Wと垂直抗力Nは作用反作用の関係にあります。

作用反作用の法則
テッド
テッド

それほど難しくないはず。
相手を押すときは、同時に相手から押されているということだね。

まとめ

運動の三法則について理解できましたか?

ポイントをまとめますね。

  • 慣性の法則
  • 運動の法則:運動方程式「F = ma」
  • 作用反作用の法則

長々と話しましたが、最低限覚えておくのは結局、運動方程式「F =ma」。簡単ですね。

演習を繰り返し行って、しっかり身につけてください!

さて、しっかり理解したら次の単元に進みましょう!

コメント

タイトルとURLをコピーしました