「ニュートンの運動の三法則」わかりやすく解説

運動の3法則はすべての力学の問題を解くための前提となる法則です。力学の基礎となる大事な法則ですのできっちり覚えましょう。

 

運動の第1法則:慣性の法則

あらゆる物体は外部から力を受けていないとき、静止する物体は静止し続け、運動している物体は一定の速度で運動を続けます。例えば宇宙空間で摩擦の働かないロケットは一度運動をし始めるとその方向に運動を続けます。

これを運動の第一法則、別名「慣性の法則」と呼びます。慣性の法則が成立する座標系を特に「慣性系」と呼びます。

運動の第1法則
あらゆる物体は外部から力を受けていないとき、静止する物体は静止し続け、運動している物体は一定の速度で運動を続ける。
これを運動の第一法則(慣性の法則)と呼ぶ。慣性の法則が成立する座標系を慣性系と呼ぶ。

「座標系」という考え方

物理学では「座標系」という考え方を使います。座標系とはつまり「自分がどの視点で物体を観測しているか」を表すものです。

どういうことでしょうか?例えば僕たちは地面に立っています。地面は地震などがない限り基本的には止まったままです。これは、僕たちが地上という座標系から地面を観測しているからです。

例えば人口衛星に乗っている人からすると「地面=地球」は常に自転と公転を繰り返しています。

このように、観測者がどの座標系で物体を観測しているかによって物理学での物体の扱い方は全く変わってきます。地上にいる人から見ると地面=地球は止まっていて、人工衛星にいる人から見ると高速で回転しているわけです。

「観測者がどの座標系で物体を観測しているのか」を意識するのが物理の問題を解くために重要なんですね。

 

運動の第2法則:運動方程式

物体に力が働いた時、どのような作用が起きるかを表したのが、運動の第2法則「運動方程式」です。

運動の第2法則
質量mの物体に大きさFの力が働くとき、加速度aが生じている。

運動方程式:m\vec{a}=\vec{F}

ちなみに運動の単位であるN(ニュートン)の定義ですが、ニュートンは質量1kgの物体を加速度1m/s^2で加速させる時作用する力を1[N]と定義しました。

この運動方程式が元になって1N(ニュートン)の大きさの定義が決められています。

 

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運動の第3法則:作用・反作用の法則

最後の法則が、運動の第3法則である「作用・反作用の法則」です。

運動の第3法則
物体に働く力は、常に2つの物体の間で力を及ぼしあうように働き、必ずペアで現れる。それぞれの力を一方を作用とした時、もう一方を反作用と呼ぶ。

物体に働く力は、常に2つの物体の間で力を及ぼしあうように働き、必ずペアで現れます。それぞれの力を一方を作用とした時、もう一方を反作用と呼びます。

作用反作用の法則については以下の記事で詳しい解説をしているので、ぜひ合わせて参考にしてください。

【合わせて読みたい】
作用反作用の法則ってなに?わかりやすく解説してみた

まとめ

運動の第3法則
  • 物体から外部から力を受けていない時、静止する物体は静止し続け運動する物体は同じ運動を続ける(慣性の法則)
  • 質量mの物体に大きさFの力が働くとき、加速度aが生じている。(運動方程式)
  • 物体に働く力には必ずペアが存在する(作用反作用の法則)

すべての力学の基本です。がっつり覚えましょう。

 


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