物理/運動の法則の応用
提供: Internet Web School
2011年5月22日 (日) 14:56時点における版
目次 |
運動の3法則と力の法則の応用
運動の3法則と力の法則を用いると、分子から銀河まであらゆる物体の運動を求めることが出来きます（その正しさは人工衛星や惑星の運動などで確かめられているが、もっとはるかかなたの天体運動にも正しいというのは仮説である）。 運動の３法則からはエネルギー保存則や運動量保存則などの重要な保存則を導く事が出来ます（５章で学びます）。
落体運動
地球上の物体は高いところから落とすと、時間とともに速度を増しながら落下します。この運動の法則は、ガリレオによって発見されましたが、ニュートンの第２法則と万有引力の法則から導けます。
- ウィキブックス（高等学校理科 物理I 運動とエネルギー）の2.4.1 ニュートン方程式
放物運動
これもガリレオによって発見されましたが、ニュートンの第２法則と万有引力の法則から導けます。
- ウィキブックス（高等学校理科 物理I 運動とエネルギー）の2.4.1 ニュートン方程式
振り子と単振動
- ウィキペディア（単振動）の「振り子」の項を見てください。
惑星運動
ケプラーは、火星の観測データをユークリッド幾何学を巧みに利用して分析し次の惑星運動の３法則を発見しました。
この３法則は、運動の第２法則と万有引力の法則から導くことが出来ますが少し難しい数学が必要なので大学で学びます。惑星の軌道を円運動に限定すると、高校の数学の知識で３法則を導けるので、興味がある方はぜひ挑戦してください。
質点系の運動と重心
質点系（いくつかの質点の集まりのこと。離れ離れでも良い。任意の２つの質点間には作用・反作用の法則を満たす力が働いていてもよい）の各質点に外力（質点系の他の質点から受ける力（内力という）以外の力）が加わる時、各質点毎に、運動の第２法則による運動方程式を書き、加え合わせると、質点系の重心の運動方程式が得られる。
質点のつり合い
質点に力Ｆ１，，Ｆｎが作用し、質点が静止したまま（あるいは等速直線運動）であるとき、それらの力は釣り合っているという。釣り合いの条件は、F1+ +Fn=0です(運動の第2法則と力の合成則から導出できる）。
剛体のつり合い
剛体
剛体(Rigid body)とは、質点系のうちで質点相互の位置が変わらないもののこと。
- ウィキペディア（剛体の力学）の序文参照のこと。
剛体の運動は、少し難しい数学が必要になるので、高校では扱わず大学で学びます。 ここでは、つり合いについてだけ学びます。
剛体のつり合いとは
いくつかの力が作用し、剛体が静止したままであるか、等速直線運動を続ける場合に剛体（に作用している力）は釣り合っているという。
力の作用線と作用線の定理
力の作用線とは、力の作用点を通り、力の方向と重なる直線のこと。 剛体の場合、作用線に沿って力の作用点を移動しても、力の作用は変わらない。何故かは、考えてみましょう。
てこの原理と力のモーメント
てこの原理については、
- ウィキペディア（てこ）の１．てこの原理 を参照のこと。
何故てこの原理が成り立つかを考えてみよう。 力のモーメントについては、
- ウィキペディア（力のモーメント）を参照のこと。
なお、これを理解するには、3次元ベクトルの外積（クロス積）の知識が必要です。以下を参照のこと。ウィキペディア（クロス積）
剛体のつり合い
インターネットで検索して調べよう。
