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今回は、物理の力学の分野における

【ニュートンの運動方程式】についてのミニ講義です。

物理を学習する人は
必ずニュートンの運動方程式を習います。

習うというか、覚えろって言われるかもね(笑)。


ここでは、ニュートンの運動方程式の
深い意味について講義していきます。

物理を何も知らない人でも安心です。


この講義は、プリントアウトしておくとあとで役に立ちます。

それでは、さっそくはじめましょう。


ニュートンの運動方程式は、

式で表すと

  mα=F  という　シンプルな形をしています。

　(ここでmは質量、αは加速度、Fは力とします)

しかしこの式はシンプルなゆえに意味がとりにくいということです。


まず、この式の文字構成ですが、
αは加速度というベクトル、Fは力というベクトルです。

よく参考書にαやFの文字の上に→がついてませんか?
あれです。

α(加速度)やF(力)がベクトルというのなら
これらは、それぞれ向きと大きさを持っています。

次に、この式の見方です。

このニュートンの運動方程式
つまり　mα=F  という式は、
右から読み解いて左を見るというのが
正しい見方です。

　　mα=F は

　結果←原因　をあらわしているということです。


ということはどういうことか?

物体の運動は、物体に作用するF(力)が運動を引き起こす
原因となっているのです。

このF(力)が原因となって物体がさまざまな動きをしだすということです。


次に、この式の意味の深さについてです。

物体の運動を考察する場合、時間と物体が通過している位置と
さらに速度、および曲がりぐあいを考えることが必要になってきます。

まず、物体の位置を変える何かがある・・・これが速度です。

次に、この物体の速度を変える何かがある・・・これが加速度です。

そしてこの加速度は、物体に力Fが加わったとき生み出されますよと

　mα=F　は暗に語っているのです。


次に、この式の成立過程についてです。

このニュートンの運動方程式
つまり　mα=F  という式は、公理として扱われています。

公理とは、証明が不要な明白である内容のことです。

もう少し突っ込んで考えてみますと、

現時点で、この公理である、ニュートンの運動方程式は、
発表された当時においては、

つまり　mα=F  という式について

これを乱すような現象は現れていない、
もしくは発見されていなかったということです。

しかし現在は、量子論や相対性理論の誕生により、
ニュートンの運動方程式から少しずれた運動や
まったく対応できない運動が見出されています。

だからニュートンの運動方程式
つまり　mα=F  という式は、
身近にある物体を扱った運動のみに適用される法則(公理)だと
考えていいでしょう

ですから、教科書にいきなり、
運動の法則(証明ができないが、正しいとされているもの)として
掲載されているわけです。

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