ニュートンの三法則の方程式

F = 私の

有名なニュートンの法則 (1642-1727) は古典力学の基礎であり、力の作用下での物体の動きを説明します。 ニュートンの最初の 2 つの法則は、1687 年の Principia Mathematica の初版にラテン語で記載されています。

ニュートンの 3 つの法則:
• 慣性の原理としても知られるニュートンの第一法則は、力が作用しない限り、すべての物体は静止状態または直線での等速運動を維持すると述べています。 これは、物体に力がかからない場合、物体は静止しているか、等速直線運動していることを意味します。 さらに、この現象を最初に説明したのはガリレオ（1564-1642）でした。
• ニュートンの第 2 法則は、物体に加えられる力は、物体が生成する加速度に比例すると述べています。
この法則は、次の方程式で数学的に表すことができます: F = ma、ここで、F (ニュートン単位) は物体にかかる正味の力、m (kg) は物体の質量、a (m/s 単位)²) は物体の加速度です。 物体にかかる正味の力がゼロの場合、その加速度はゼロになります。これは、物体は加速せず、一定の速度で移動し続けることを意味します。
• ニュートンの第 3 法則は、作用と反作用の法則とも呼ばれ、すべての作用に対して同等の反対の反応が起こると述べています。 これは、ある物体が別の物体に力を及ぼす場合、後者は最初の物体に等しい反対の力を及ぼすことを意味します。

F = ma は何に使用されますか?
ニュートンの法則は、物体に作用する力に応じて物体がどのように動くかを説明します。 これらにより、物体がどのように移動、回転、加速、減速するかだけでなく、物体に作用する力に応じて将来どのように移動するかを理解することができます。

この法則は力と動きを結びつけます。 私たちは力と速度を関連付けることが多いです (特定の速度に達するにはどのような力を加えなければなりませんか?)。 航空宇宙、ロボット工学、重力、流体力学、電磁気学、光学などの多くの分野で役立ちます。

計算例
物体の質量が 1 kg で、それに 1 N の一定の力がかかるとします。 ニュートンの第 2 法則 (F = ma) によれば、力は質量と加速度の積に等しい。
したがって、式 F = ma を使用してオブジェクトの加速度を計算できます。 1N＝1kg×a
したがって、次のようになります。 a = 1 N / 1 kg ⇒ a = 1 m/s²
1 kg の物体に 1 N の力が加わると、1 m/s² の加速度が生じます。
より正確には、オブジェクトが 1 秒ごとに移動するたびに 1 メートル/秒の速度が増加することを意味します。 たとえば、オブジェクトが最初静止していた場合、1 N の力を加えてから 1 秒後には 1 m/s の速度で移動し、2 秒後には 2 m/s の速度で移動し、3 秒後には 3 m/s の速度で移動することになります。

注意: ニュートン (記号 N) は、力を測定する国際システム (SI) に由来する測定単位です。 これは、1 キログラムの質量を 1 メートル/平方秒 (1 m/s²) の加速度まで加速するのに必要な力として定義されます。
言い換えれば、10 N は、質量 10 kg の物体に 1 m/s² の加速度を生み出すことができる力を表します。 また、10 N は、質量 1 kg の物体に 10 m/s² の加速度を生み出すことができる力を表します。 1 m/s は 3.6 km/h の速度 (およそ歩く速度) を表します。

画像: F = ma、ここで、F (ニュートン単位) は物体にかかる正味の力、m (kg) は物体の質量、a (m/s2 単位) は物体の加速度です。
1 秒間で 36 km/h (10 m/s) の速度に達するには、1 トン (1000 kg) の車を F = 1000 x 10 N の力で押す必要があります。 しかし、10 秒以内に 36 km/h の速度に達するには、力は F = 1000 x 1 N になります。