力学いよいよ運動の3法則もひとつを残すのみになりました。第1法則も第3法則も,中学校で習っていることなので,高校物理における主役は,今回学ぶ第2法則といっていいでしょう!運動の第2法則は別名「運動の法則」とも呼ばれますが,私の経験上,そのまま「第2法則」と呼ばれることも多いです。今回は長めの記事&大事な内容なので,時間をとって読んでください。運動の第1法則(慣性の法則)は,物体にはたらく力がつりあっているときに成り立つ法則でした。いつも力がつりあっているとは限りません。力がつりあっていないとき,物体はどうなるのか?それを示してくれるのが運動の第2法則(運動の法則)になります。運動の法則を読み解くさっそくですが,運動の法則を紹介しましょう!!「物体に力がはたらくと,物体はその力の向きに加速度を生じる。加速度の大きさは力の大きさに比例し,物体の質量に反比例する。」まず,前半に登場する「力」というのは,合力を表しています。物体を右向きに5N,左向きに2Nで引っ張っていたら,合力は右向きに3Nとなるので,右向きに加速度を生じる,ということです。この法則の重要な点はいくつかありますが,最大のポイントは「加速度」です!!力がつりあっていないとき,物体はどうなるかを示すのが運動の第2法則である,と言いましたが,力がつりあっていなければ,物体は当然動き出します。これは別に物理を勉強していなくても,誰でも知っていることです。ところが!!「力を加えれば止まっている物体は動き出す」ところまではいいんですが,多くの人がその続きを勘違いしています!「加える力を大きくすれば物体は速く動くので,速さは力に比例する!」これは大間違いです!はまりやすい落とし穴なぜ間違いなのか考えてみましょう。...となるはずです。同じ要領で考えれば,力を0にしたら速さも0,ということになりますが...ここで,自転車を思い浮かべてください。力強くペダルを踏めば,自転車はその分速く進むので,一見すると,比例関係は正しいように思えます。なりませんよね!!漕ぐのをやめた瞬間,ピタッと止まる自転車なんて存在しません!漕ぐのをやめると,漕いでいたときと同じスピードで進むはずです。「慣性の法則」ですね!「力がはたらかないとき,動いている物体は等速直線運動をする」のでした。力と速さが比例すると考えると,慣性の法則と矛盾してしまいます。考えたらいいのでしょうか。慣性の法則は「力がはたらかないと,運動状態が変わらない」です。これを言い換えると「力がはたらけば,運動状態が変わる」となります。運動状態が変わるとは,止まっている物体は動き出し,動いている物体はその速さが速くなったり,遅くなったりする,ということです。これってまさに加速度の話ですよね!!ニュートンは,力が速さと関係しているのではなく,加速度と関係しているということを発見したのです!!まとめると,「大きい力を加えれば物体は速く動くようになる」は正しいけれど,力が直接速さと比例するのではなく,「大きい力ほど大きい加速度を生じるので,その結果,物体は速くなる」というのが正しい解釈になります。太っている人の自転車は止まりにくい運動の法則を用いて,自転車の例を正しく説明してみましょう。ペダルを漕ぐ→正の加速度を生じる→速くなる漕ぐのをやめる→力がはたらかないので加速度なし→等速直線運動ブレーキをかける→負の加速度を生じる→減速するとなりますね♪それから後半の「加速度は質量に反比例する」の部分も大切です。これは,質量が大きいと,同じ大きさの力でも生じる加速度が小さくなる,ということを言っています。質量が大きい→加速しにくく,減速しにくい質量が小さい→加速しやすく,減速しやすいということです。これを日常生活に当てはめると,たとえば自転車や車を運転するときなどは,荷物や同乗者が多いほど,減速しにくい(=止まるのに時間がかかる)ということになるので,安全運転のため頭に入れておいて損はないでしょう。運動の法則を式で表してみる運動の法則は,加速度と力の比例関係,加速度と質量の反比例関係を述べている法則なので,式に表すことができます!!この式はそのままでは使いませんので,覚えなくて結構です!比例と反比例だから式として書ける!という点だけ確認しておいてください。1Nで,正確な1Nではない」という話をしたのを覚えているでしょうか??覚えていない人は重力の記事へGO!www.yukimura-physics.comこのときは「じゃあ1Nって何?」という話には敢えて触れませんでしたが,運動の第2法則を習ったいま,ようやく説明できます!!なんだかかえって分からなくなったような気もしますが(笑),これが正しい1Nの定義になります。はてなブログPro「物理は分かる人だけ分かればいい」なんて時代遅れ。みんなが分かる解説を目指していきます!高校生だけでなく,物理に興味がある中学生,学び直したい社会人の方にも読んでもらいたいです。Reserved.スターをつけました引用をストックしましたストック一覧を見る閉じる引用するにはまずログインしてくださいログイン閉じる引用をストックできませんでした。再度お試しください閉じる限定公開記事のため引用できません。