「運動と力」（ニュートンの運動の法則）

2005.12.22　教育センター　平田 慈（めぐみ）
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解説ビデオ

（１）慣性の法則（運動の第１法則）

物体に 力 が作用しないとき，物体は現在の状態を維持する。静止している物体はいつまでも静止を続け， 運動している物体はその速度で等速直線運動を続ける。逆に言えば，物体の速度（向きを含めて）を変化させる物理的作用のことを 力 と呼ぶ。

（２）運動の法則，運動方程式（運動の第２法則）

物体に外から 力 が作用するとき，物体の速度が変化する。すなわち，物体はその力の向きに 加速度 を生ずる。 その 加速度 の大きさは 力 に比例し，質量 に反比例する。 つまり，質量の大きな物体ほど，運動状態（速度）を変化させにくい。

　ニュートンの運動方程式

＜SI単位系＞　m：質量 ( mass )〔kg〕，a：加速度 ( acceleration )〔m/s2〕，F：力 ( force )〔N〕

（３）作用と反作用の法則（運動の第３法則）

一つの物体が他の物体に 力 を 作用 すれば， 同じ大きさで逆向きの力 を 反作用 として受ける。

（４）摩擦力

(1) 静止摩擦力：物体を面に沿って動かそうとするとき，物体が動き出すのを妨げる方向にはたらく力。
静止摩擦力 は物体が動き出す直前に最大となり，これを 最大摩擦力 という。

最大摩擦力： F0 = μ N
μ：静止摩擦係数（単位無し）， N：垂直抗力〔N〕


(2) 動摩擦力：運動している物体にはたらく摩擦力。

動摩擦力：F ' = μ ' N
μ ' ：動摩擦係数（単位無し），N：垂直抗力　〔N〕

（５）ばねの弾性力

ばねの伸び x〔m〕が小さいとき，ばねの弾性力 F は，ばねの伸び x に比例する。（フックの法則）

F = k x
k：ばね定数〔N /m〕，〔kgw/m〕

（６）力の単位

質量 1〔kg〕の物体にはたらく重力の大きさを 1〔kgw〕（キログラム ウエイト，キログラム重）と呼ぶ。 質量 1〔kg〕の物体に加速度 1〔m/s2〕を生じさせる力を 1〔N〕（ニュートン）と呼ぶ。 1〔kgw〕は質量 1〔kg〕の物体に加速度 g = 9.8〔m/s2〕を生じさせる力なので，

1〔kgw〕= g〔N〕= 9.8〔N〕

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