アイザックニュートン卿が出版したとき Philosophiae Naturalis Principia Mathematica 1687年、彼は物理学の世界を永遠に変えました。 ニュートンの仕事はのバックボーンです 古典力学、太陽の周りの惑星の動きから日常生活で遭遇する動きまで、すべてを説明するのに役立ちます。
特に、ニュートンの 運動の3つの法則 アリストテレスやガリレオなどの作品に基づいて、物理学の最も基本的な法則のいくつかを正確に数学的定式化して、「日常」の動きを説明します。
素粒子の運動を正確に記述するためには、量子力学とアインシュタインの特殊相対性理論が必要です。 ニュートンの運動の法則は、粒子や非常に大きな、または動きの速い物体であり、今日でもこれらの極端なもの以外で科学者によって使用されています。 状況。
ニュートンの運動の第1法則
ザ・ 第一法則、Physics Classroomで定義されているように、次のように述べています。 不均衡な影響を受けない限り、同じ速度で同じ方向に均一な動きを維持します 力。"
時々呼ばれます 慣性の法則 これは、外力が加えられない限り、オブジェクトが(移動しているか静止しているかにかかわらず)変化しない傾向を表すためです。 オブジェクトの速度を変更するには、「不均衡な」力が必要であることに注意してください。 反対方向に押す同じ強さの2つの力は、単に互いに打ち消し合います。
動くものはすべてやがて静止するので、これは地球上では奇妙に思えるかもしれませんが、これは摩擦力や空気抵抗などによるものです。 車のアクセルから足を離すと、これらの理由で最終的には停止します。 不均衡な力–力のバランスを取り、 一定の速度。 オブジェクトを(重力源から遠く離れた)空間に押し込んだ場合、別の力に遭遇するまで、同じ速度で直線的に移動し続けます。
チップ
オブジェクトは一定の速度で移動するか、正味の力が加えられていないときに静止します。
ニュートンの運動の第2法則
ザ・ 第二法則 正味の力に関連する Fネット オブジェクトの質量の積にオブジェクトに適用されます m そして結果として生じる加速 a. 第2法則は、数学的に次のように記述されます。
F_ {net} = ma
言葉で、 ネット力は質量と加速度の積に等しい. したがって、1 kgの質量を持つオブジェクトに1ニュートン(1 N)の正味の力を加えると、1 m / sで加速します。2 力が加えられている限り。 法律はより正確に次のように述べられています:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
太字はそれを認めます 力と加速度は ベクトル 力と加速度の方向とその大きさが重要だからです。 実際には複数あります コンポーネント それぞれの方向が異なり、ベクトル加算を使用して、オブジェクトの力と動きを2次元または3次元で完全に記述する必要があります。
これは、「不均衡な」力とは何かを説明しています。 バツ 方向は、-の5Nの力によってキャンセルされます。バツ 方向ですが、2番目の力が y 方向では、それらは正味の力に結合し、コンポーネントから計算できる方向にモーション(つまり加速度)を生成します。
ニュートンの運動の第3法則
ニュートンの 第三法則 多くの場合、「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」と言われますが、より正確な定式化は次のようになります。 オブジェクトは2番目のオブジェクトに力を加え、2番目のオブジェクトは同じ大きさで反対方向の力を最初のオブジェクトに加えます オブジェクト。
言い換えれば、宇宙のすべての力はペアでやって来ます。 壁を引っ張って引っ張る地球は太陽の重力による引っ張りに応じて太陽を与えます 地球。
これを理解する最良の方法は、 法線力. 物体が地面に置かれているとき、それは重力のために地面に下向きの力を及ぼしています(その 重量)、そして床は、法線力として知られている、まったく同じサイズのオブジェクトに上向きの力を加えています。 これがないと、オブジェクトは地球の中心に向かって加速し続けます。これは、次に椅子に座ろうとしたときに間違いなく気付くでしょう。
あなたが歩くとき、あなたの足は床を押し下げます、そして床は 足を押し戻す ニュートンの第3法則に従って、前進するのに役立ちます。