運動は力学の主要なトピックです。
運動と運動の変化の原因を説明するさまざまな法則があります。これらの運動法則の中で最も有名なのは、アイザック ニュートン卿によって提案されたものです。彼は、自然哲学の数学的原理 (1687 年に出版) に運動の 3 つの法則をまとめました。
ニュートンの運動の法則について説明する前に、運動を記述するために使用される特定の基本的な用語と概念を見てみましょう。
力とは、物体を動かしたり動きを変えたりするために物体に作用する押したり引いたりすることです。
速度は速度とも呼ばれます。オブジェクトの速度は、力の影響を受けます。
加速度とは、物体が一定時間 (1 秒間) にどれだけ速度が変化するかを示す尺度です。
質量は、存在するものの量であり、グラムまたはキログラムで測定されます。
運動量は、体に存在する運動の総量です。
ニュートンの運動の第一法則
物体に外力が加わらない限り、物体は静止状態または直線に沿って等速運動を続けます。自転車のペダルを踏んで丘を登ったり、地面を踏んで公園まで歩いたり、動かなくなった引き出しを引っ張って開けたりするとき、私たちが加える力によって物が動きます。ニュートンの第一法則は、正味の力がゼロのとき、物体の速度は一定でなければならないことを示しています。物体が静止している場合、静止し続けます。最初に動いていれば、一定の速度で直線的に動き続けます。
ニュートンの第 1 法則は慣性を定義しており、正しく慣性の法則と呼ばれています。ケチャップ ボトルの底からケチャップを取り除くには、ケチャップ ボトルを逆さまにして高速で下に押し込み、急停止させることがよくあります。
ニュートンの運動の第一法則のいくつかのアプリケーションは次のとおりです。
- 動いているバスに安全に乗るためには、バスの進行方向に向かって走らなければなりません。
- 走行中のバスから飛び降りる必要があるときはいつでも、道路に飛び乗った後は、前方に転落するのを防ぐために、必ず短い距離を走らなければなりません。
- 下りのエレベーターに乗っていると、頭から足先まで血が急に止まる。
- 柄の底を硬い表面にぶつけることで、ハンマーの頭を木製の柄にしっかりと固定することができます。
- 車のヘッドレストは、追突事故の際にむち打ち症を防ぐために取り付けられています。
- スケート ボード (またはワゴンまたは自転車) に乗っているときに、スケート ボードの動きを突然停止させる縁石、岩、またはその他の物体にぶつかると、ボードから前方に飛び出します。
ニュートンの運動の第 2 法則
ニュートンの運動の第 2 法則によると、運動量の変化率は加えられた力に正比例し、この変化は常に加えられた力の方向に発生します。オブジェクトに作用する正味の力は、オブジェクトの質量とその加速度の積に等しくなります。
正味の力 = 質量 * 加速度 または F = ma
物体の質量が大きければ大きいほど、物体を動かすために必要な正味の力が大きくなります。
ニュートンの運動の第 2 法則のいくつかのアプリケーションは次のとおりです。
- トラックを押すのと車を押すのに同じ力を使用すると、トラックの質量が小さいため、車はトラックよりも加速度が大きくなります。
- 満杯のショッピング カートは空のショッピング カートよりも質量が大きいため、満杯のショッピング カートよりも空のショッピング カートを押す方が簡単です。これは、完全なショッピング カートを押すには、より大きな力が必要であることを意味します。
- クリケット選手は、ボールをキャッチしながら手を下げます。プレーヤーがボールをキャッチするときに手を下げなければ、ボールを止める時間は非常に短くなります。そのため、ボールの速度をゼロにするか、ボールの運動量を変えるには、大きな力を加える必要があります。プレーヤーが手を下げると、ボールを止めるのにかかる時間が長くなるため、ボールの運動量を同じように変化させるために加える力が少なくて済みます。したがって、プレイヤーの手は怪我をしません。
- 空手選手は一撃でタイルやレンガの山を壊します。空手選手が手で牌の山を打つとき、彼は可能な限り速くそれを行います。言い換えれば、牌の山を打つのにかかる時間は非常に短いです.したがって、非常に短い時間間隔で手が牌の山に当たると、空手選手の手の運動量がゼロになるため、非常に大きな力が牌の山に加えられます。この力は、タイルの山を壊すのに十分です。
ニュートンの運動の第 3 法則
運動の第 3 法則は、すべてのアクションに対して、同じ運動量と反対の速度で作用する等しく反対の反応があることを示しています。このステートメントは、すべての相互作用において、相互作用する 2 つのオブジェクトに作用する一対の力があることを意味します。最初のオブジェクトにかかる力のサイズは、2 番目のオブジェクトにかかる力のサイズと同じです。最初の物体にかかる力の方向は、2 番目の物体にかかる力の方向と反対です。力は常にペアで発生します - 等しい反作用の力のペアです。
ニュートンの運動の第 3 法則のいくつかのアプリケーションは次のとおりです。
- 風船から空気が勢いよく飛び出すと、反対の反応で風船が飛び上がります。
- 飛び込み台から飛び降りるときは、飛び込み板を押し下げます。ボードが跳ね返り、あなたを空中に押し上げます。
- 魚が水の中を泳ぐ様子を考えてみてください。魚はヒレを使って水を押し戻します。また、水は魚を前方に押し出し、魚を水中に押し出します。水にかかる力の大きさは、魚にかかる力の大きさに等しくなります。水にかかる力の方向（後方）は、魚にかかる力の方向（前方）と反対です。すべてのアクションには、同じ (サイズ) で反対 (方向) の反力があります。作用と反作用の力のペアが魚の泳ぎを可能にします。
- 鳥の飛ぶ動きを考えてみましょう。鳥は翼を使って飛ぶ。鳥の翼は空気を下に押します。力は相互の相互作用から生じるため、空気も鳥を上向きに押し上げているに違いありません。空気にかかる力の大きさは、鳥にかかる力の大きさに等しくなります。空気にかかる力の方向 (下向き) は、鳥にかかる力の方向 (上向き) と反対です。これらの作用と反作用の力のペアにより、鳥は飛ぶことができます。
