力学入門編(力学の基本的な考え方)
どうもこんにちは
今回は力学解説ということで力学の基本について話していきたいと思っております。
まず初めに、高校力学において基本的には空気抵抗は存在しません。
現実的にはこんなことはあり得えません。しかし力学を計算で解くことにおいて空気抵抗を加味すると計算量が膨大になってしまい、手計算でやるには無理が出てしまいます。
計算をしやすくするためにも、空気抵抗が存在しない前提でこれから話を進めていきたいと思います。
ここからは力学の基本概念ともいえるニュートンの3原則についてやっていきたいと思います。
ニュートンの3原則とは
②運動の法則
③作用・反作用の法則
の3種類のことです。
これらの3つの項目について詳しく見ていきましょう。
慣性の法則とは「力を加えない限り動いている物体は等速度運動で動き続け、静止している物体は静止し続ける」法則となります。
これだけ言ってもわかりづらいので具体例を含め、解説していきましょう。
文章の後半「静止している…」の部分に関してはイメージができること思います。傾いていない地面にボールを置いても、触らなければ動きませんよね。このように後半の部分は簡単に理解ができると思います。
次に前半部分に関してみていきたいと思います。ここの部分に関しては最初に話した、「空気抵抗がない」があってこそ成り立つ法則です。普通平面にボールを転がしたら空気抵抗や地面との摩擦により減速してしまいます。しかしそれらがない時、ボールは同じ速度で動き続けるのです。
②運動の法則
運動の法則とは力の単位Nを定義したものとなります。
物体の質量をm[kg],加速度を[m/s2]}、物体に加わる力をF[N]としたときに
ma=F
という法則が成り立ちます。この式は運動方程式と呼ばれて、力学におけるすべての式はこの式から導き出すことが可能になります。(そのためには大学の力学をマスターしなければなりませんが)
この式は様々な問題を解くにあたって必要となるので必ず覚えなければいけない公式です！
③作用・反作用の法則
最後に作用・反作用の法則について話していきます。
作用・反作用の法則とは、物体に力を及ぼすとき、及ぼす側も同じだけの力を受ける法則です。
言葉の説明ではわかりずらいと思います。作用・反作用のわかりやすい例を挙げると手押し相撲があります。手押し相撲をする際、相手にほとんど押されず、自分が押したのに、自分も後ろに下がりそうになる時がありませんか？それは作用。反作用の法則による力なのです。
今回は力学の基本原則に関して話していきました。
文章を書くのが下手なのでなかなか難しいです(泣)
これから頑張っていきたいと思っているので、文章作成の成長過程を見ていただけたら嬉しいです。
