ニュートンの法則:ニュートンの第1、第2、第3の法則を理解する(演習あり)

ニュートンの法則は、物体の動きを分析するために使用される基本原理です。 一緒にそれらは古典力学の基礎を形成します。

ニュートンの3つの法則は、1687年にアイザックニュートン(1643-1727)によって3巻の著作で最初に公開されました。自然哲学の数学的原理" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica).

アイザックニュートンは歴史上最も重要な科学者の一人であり、主に物理学と数学で重要な貢献をしてきました。

アイザック・ニュートン

ニュートンの第一法則

THE ニュートンの第一法則 「慣性の法則」または「慣性の原理」とも呼ばれます。 慣性とは、身体が静止したまま、または均一な直線運動(MRU)を維持する傾向です。

だから、体が休息の状態を離れるためにまたは 均一な直線運動 力がそれに作用する必要があります。

したがって、力のベクトル和がゼロの場合、粒子の平衡が生じます。 一方、合力がある場合は、速度にばらつきが生じます。

物体の質量が大きいほど、その慣性が大きくなります。つまり、静止状態または均一な直線運動を維持する傾向が大きくなります。

例として、特定の速度の運転手が犬に出くわし、すばやく車両にブレーキをかけるバスを考えてみましょう。

この状況では、乗客は動き続ける傾向があります。つまり、乗客は前方に投げ出されます。

ニュートンの最初の法則
馬が急に止まると、慣性でライダーが投げられた

ニュートンの第2法則

THE ニュートンの第2法則 は「ダイナミクスの基本原理」です。 この研究で、ニュートンは、結果として生じる力(加えられたすべての力のベクトル和)が、物体の加速度とその質量の積に正比例することを発見しました。

FとRの下付き文字をスタックし、上の右矢印はmスペースに等しい。 右矢印の上付き文字のあるスペース

どこ:

上に右矢印の付いたR添え字付きのスタックF:体に作用する力の結果
m:体重
上付き右矢印:加速

国際システム(SI)では、測定単位は次のとおりです。F(力)はニュートン(N)で示されます。 m(質量)はキログラム(kg)で、a(取得した加速度)はメートル/秒の2乗(m /s²)です。

ニュートンの法則

力はベクトルである、つまり、モジュール、方向、および感覚があることを強調することが重要です。

このように、いくつかの力が物体に作用すると、それらはベクトル的に加算されます。 このベクトル和の結果が正味の力です。

式の文字の上にある矢印は、力と加速度の量がベクトルであることを表しています。 加速の方向と方向は正味の力と同じになります。

ニュートンの第3法則

THE ニュートンの第3法則 それは「作用と反作用の法則」または「作用と反作用の原理」と呼ばれ、すべての作用力が反力と一致します。

このように、ペアで作用する作用力と反力は、異なる物体に適用されるため、バランスが取れていません。

これらの力は同じ強さ、同じ方向、反対方向を持っていることを思い出してください。

例として、向かい合って立っている2人のスケーターを考えてみましょう。 それらの一方が他方に突き刺すと、両方が反対方向に移動します。

ニュートンの法則
ガスの出口への反応はロケットを動かします

ニュートンの法則の要約

以下のマインドマップには、ニュートンの3つの法則に関係する主要な概念があります。

ニュートンの法則マインドマップ

解決された演習

1)UERJ-2018

ある実験では、質量がそれぞれ10kgと6kgのブロックIとIIが、理想的なワイヤーで相互接続されています。 最初に、64 Nに等しい強度Fの力がブロックIに加えられ、ワイヤーに張力Tが生成されます。THE. 次に、同じ強度Fの力がブロックIIに適用され、トラクションTが生成されます。B. 回路図を見てください:

UERJ2018の質問

ブロックと表面Sの間の摩擦を無視すると、牽引力の比率 TとAの添え字TとTとBの添え字 を意味する:

右括弧9over 10
b右括弧スペース4over 7
c右括弧スペース3over 5
d右括弧スペース8over 13

以下のビデオでこの問題の解決策を確認してください。

leidenewtonuerj1

代替案c: 3オーバー5

2)UFRJ-2002

次の図は、拡張不可能なワイヤと2つのプーリーで構成され、すべて無視できる質量のシステムを示しています。 シーブAは可動式で、シーブBは固定されています。 質量mの値を計算します1 システムが静的平衡状態を維持するようにします。

UFRJ2002号

プーリーAは可動式であるため、重量力のバランスをとる牽引力は2で除算されます。 したがって、各ワイヤの引張力は重量の半分になります。 したがって、質量m1 2kgの半分に等しい必要があります。
だからm1 = 1 kg

3)UERJ-2011

時速1000kmの一定速度で地面に対して水平に移動する飛行機の中で、乗客はグラスを落とします。 下の図を見てください。この図には、飛行機の通路の床の4つのポイントとその乗客の位置が示されています。

UERJ 2011

ガラスが落下すると、次の文字で示されるポイントの近くで飛行機の床にぶつかります。

a)P
b)Q
c)R
d)S

代替c:R

このトピックの詳細については、演習テキストを参照してください。 ニュートンの法則-演習

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