物理基礎・力と運動の法則
力と運動の法則｜公式・用語まとめ
力学では、まず物体にはたらく力をすべて図に書き出し、その合力と加速度を結びつけます。運動方程式を立てる前の力の整理が最重要です。
FORMULAS
力と運動の法則の重要公式
公式の使いどころを確認してから、短い例で形を覚えましょう。
運動方程式
\(ma=F\)
- いつ使う？
- 物体にはたらく合力から加速度を求めます。
- 短い例
- 2 [kg]の物体に6 [N]の合力なら \(a=3\,[\mathrm{m/s^2}]\)
- 注意
- Fには1つの力ではなく合力を入れます。
重力
\(W=mg\)
- いつ使う？
- 質量mの物体にはたらく重力の大きさを求めます。
- 短い例
- 2 [kg]なら \(W=19.6\,[\mathrm{N}]\)（\(g=9.8\)）
- 注意
- 質量kgと重さNを区別します。
フックの法則
\(F=kx\)
- いつ使う？
- ばねの伸び・縮みと弾性力を結びつけます。
- 短い例
- \(k=100\,[\mathrm{N/m}]\), 0.02 [m]伸びると2 [N]
- 注意
- 弾性力の向きは変形を元に戻す向きです。
摩擦力
\(f=\mu N\)
- いつ使う？
- 動摩擦力や最大静止摩擦力の大きさを扱います。
- 短い例
- \(\mu=0.20, N=50\,[\mathrm{N}]\)なら10 [N]
- 注意
- 静止摩擦力は常に \(\mu N\) ではなく、必要な大きさだけ生じます。
GLOSSARY
力と運動の法則の重要用語
- 合力
- 複数の力を1つの力にまとめたもの。
- 垂直抗力
- 接触面が物体を面に垂直な方向へ押す力。
- 慣性
- 物体が現在の運動状態を保とうとする性質。
- 作用・反作用
- 2物体が互いに及ぼし合う、大きさが等しく向きが反対の力。
- 静止摩擦力
- 接触面で滑り出すのを妨げる力。
CHECK
よくある間違い
- 作用・反作用の2力を同じ物体にはたらく力として打ち消す。
- 斜面上でも垂直抗力を常にmgとする。
- 静止摩擦力を必ず最大値 \(\mu N\) とする。