質点の力学

運動の例

摩擦のない水平面上での運動

前述のカーリングを例として摩擦のない平面での物体の動きについて考えよう。
平坦な氷の表面は摩擦が少ない。この上で物体を滑らせると、なかなか減速せず滑り続ける。
物体はもともと、力を受けない限りそのままの運動を維持しようとする性質を持つ。
これを慣性の法則という。
物体に作用する力がほとんどないので、慣性の法則が顕著になるのだ。

力がまったく作用しなければ、慣性の法則によって物体はいつまでもそのままの運動を継続する。
しかし実際には、空気の抵抗やわずかな摩擦で力を受ける。このため地球上では、慣性の法則によって物体がいつまでもそのままの運動を継続する例はなかなか見出せない。 だから、カーリングでも、物体はやがて止まるのだ。

「摩擦のない水平面上での運動」といった場合、「空気の抵抗や摩擦力など一切無視して計算する」といったことを示唆している。
いつまでも止まらないカーリングをイメージしてもいいだろう。

物体が秒速v[m/s]で摩擦のない水平面上を運動している。
この物体には力が作用しないので、速度はv[m/s]のまま増減しない。
いつも等しい速度で、直線に進むのでこれを等速直線運動という。

この物体は、1秒後にv[m]、2秒後に2v[m]、3秒後に3v[m]の距離を進む。
速度が一定なので、速度と時間の積が距離になるのだ。
ここでは、微分方程式を用いていかにも学問らしく等速直線運動を記述するが、実態は小学校高学年で習う「速さ×時間＝距離」の関係を用いて計算しているのに過ぎない。

作成中

2005/06/03

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