ニュートン力学

登録日 :2011/04/10 (日) 08:33:12
更新日 : 2017/05/20 Sat 11:34:14
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「ニュートン力学」とはその名の示す通り、ニュートンによって確立された物理体系のことである。
普通我々が暮らしている世界での物体の力や運動はこれと電磁気学でほとんど説明できる。


一部には、先人であるガリレオやデカルトが経験則で 「大体そうなんじゃないかなあ」 と見当をつけていたものもある。

それらを引き継いで完成したのがこれ。

別名「運動の法則」とも呼ばれ、現代物理学の根幹を成す法則になっている。

この法則について、項目内で触れてみたい。



◆ニュートン力学は以下の3つの法則により成り立つ。

第1法則「慣性の法則」

第2法則「運動方程式」

第3法則「作用反作用の法則」

どれも名前を聞いたことはあるだろう。

以下、順に紹介する。




◆慣性の法則とは?

一言で言うと、 「外から力が加わらない限り、物体の 動く速さと動く方向 は変わらない」 というもの。

机に置かれた(つまり速さゼロの)状態の本は何もしなければ動かないし、

真上に投げられたボールは、重力や空気抵抗という邪魔な力が無ければ同じ速さで宇宙まで行ってしまう、ってこと。



項目を立て続けようとするひたむきな姿勢も、
「クソ項目立てんな」の逆風で挫けてしまうかもしれない。

逆に「GJ! よくやった!」の言葉でもっと頑張れるかもしれない。

人には優しくしよう。そういうことである。

でもクソ項目は立てんな。

立て逃げもやめて……。




◆運動方程式とは?

第一法則の成り立つ環境内(慣性系)で成立する式のこと。

F = m × a 」で表される。

これは、

F:物体に加える力 が、
m:物体の質量
a:加速度

の数値をかけ算したものに等しいということ。


例えとしてこれに、

F:自転車をこぐ力
m:自転車と人の質量の合計
a:加速度

を当てはめよう。

m は基本的に変化しない。とすると、

こぐ力 が大きいほど、より 加速 できる数式が常識にも合致することが分かるだろう。



ここで自転車の後ろに彼女を乗っけたとしよう。

そうすると m が増える。

男の子の意地に賭けて速力を保ちたいなら、より大きい F が必要。頑張れ!

彼女なんて居ない?

悲しいことを言うんじゃない……。

尚、重さと質量は混同されやすいが、質量がさっきあったm。単位はキログラム(kg)。
重さはその星での重力の係り具合を表すもので、地球上では質量mに、
重力加速度gを掛けたものになり、単位はニュートン(N)もしくはキログラム重(kgm/s^2)である。




◆作用反作用の法則とは?

一方が受ける力他方が受ける力 は向きが反対で大きさが等しい」というもの。

どこか壁の近くでスケボーに乗り、 壁を手で押した としよう。

その力の分、 壁に押されて 自分が動き出すのがその例。

押す力を増すほど、力強くスケボーは動きだす。




さて、人を殴った時、自分の手もその分の痛みを覚える。

誰かを突き放したりすれば、自分もその人から遠ざけられてしまう。

そうするくらいなら手を繋ぎ、引き寄せて抱きしめてあげよう。

相手もそうしてくれるはず。

うん、その相手がいればだけど。

そしてこの作用・反作用は、なんと宇宙ロケットにも使われている。


◆最後に。

これらの法則は物理現象だけではなく、人の心情も表し得る素晴らしい物である。

かつて学門に通ずる者は哲学者も兼ねていたと言うし、
これらの法則は人の心があって初めて見出されたものだったりするのかもしれない。


科学とはすなわちロマン。

それを求める科学者とは、つまりはロマンチストなのである。



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