物は変化に抵抗する

ニュートンの第1法則

静止している物体は静止したままであり、運動している物体は同じ速度と同じ方向で運動し続ける―バランスの取れていない力によって作用されない限り。

この性質は慣性と呼ばれている。宇宙のすべてのものはその運動が変わることに抵抗する。

テーブルの上に座っている本は、何かがそれを押さない限り永遠にそこに座っているだろう。摩擦のない氷の上を滑るホッケーパックは、何かがそれを止めない限り直線で永遠に滑るだろう。

これは革命的だった。ニュートンの前に、人々は物体が自然に遅くなると仮定した。ニュートンは、遅くなることは自然ではなく―それは摩擦と空気抵抗のような力のためだけに起こることに気づいた。

日常生活における慣性

あなたは毎日慣性を経験する

シートベルトは慣性のために存在する。車が突然停止するとき、あなたは車と一緒に停止しない―あなたの体は車の元の速度で前に移動し続ける。シートベルトはあなたを止めるバランスの取れていない力である。

テーブルクロスのトリックは慣性のために機能する。プレートは静止しており、移動されることに抵抗する。布を十分に速く引っ張れば、摩擦はプレートを加速させる時間がなく、それらはそのままである。

地面のサッカーボールは誰かがそれを蹴るまで完全に動かない。それは動く欲望がなく、動く傾向がない。それは完全に無関心である。

力は質量に加速度を掛けたものに等しい

ニュートンの第2法則

力は質量に加速度を掛けたものに等しい: F = ma

これはすべての物理学で最も有用な方程式である。それはあなたに一度に3つのことを伝える:

1.物体に加える力が多いほど、それは加速する(速度を上げるか、遅くなるか、方向を変える)。

2.物体が持つ質量が多いほど、同じ力に対してそれが加速することは少ない。

3.3つの値のうち任意の2つを知っている場合―力、質量、または加速度―3番目を計算できます。

質量は、物体が含む物質の量である。キログラムで測定されます。

加速度は速度が変わる速さである。毎秒メートルの2乗(m/s²)で測定されます。

力はニュートン(N)で測定されます―はい、単位は彼の後に名付けられました。

F = maの適用

カートを押す

このシナリオについて考えてください:あなたは食料品店にいます。空のショッピングカートを押すと、簡単に転がります。次に、カートを重い食料品で満たし、同じ力で押します。

すべての作用には等しい反対の反応がある

ニュートンの第3法則

すべての作用に対して、等しく反対の反作用がある。

これは力が常にペアで来ることを意味する。あなたは押し返されることなく押すことができない。

あなたが歩くとき、あなたの足は地面に後ろに押し、地面はあなたに前に押す。その前の押しはあなたを動かすものである。

ロケットが打ち上げられるとき、それは地面や空気に対して押さない。それは熱いガスを下方に巨大な速度で投げ、ガスは等しい力でロケットに押し返す―上向き。

あなたが泳ぐとき、あなたの手は水を後ろに押し、水はあなたを前に押す。

力は常にサイズが等しく、方向が反対である。常に。

地球でジャンプする

頭を悩ませる質問

あなたがジャンプするとき、あなたの脚は地球に下に押す。ニュートンの第3法則によって、地球はあなたに等しい力で上に押す―それはあなたを空気中に打ち上げるものである。

しかし、ここに奇妙な部分があります:あなたが地球に下に押し、地球があなたに上に押した場合、力は等しい。あなたは上向きに飛ぶ。だから地球は下向きに動くべきだ。

普遍的重力

ニュートンの普遍重力の法則

ニュートンは、りんごが木から落ちるのと同じ力が月を地球の周りに周回させるのと同じ力であることに気づいた。

質量を持つすべての物体は質量を持つ他のすべての物体を引き付ける。引力の強さは2つのことに依存している:

1. 質量:より巨大なオブジェクトはより難しく引きます。

2. 距離:離れたオブジェクトはより弱く引く。力は距離の二乗で低下する―2倍の距離は1/4の引きを意味する。

体重対質量

質量はあなたの中の物質の量である。あなたがどこにいても変わらない。

体重はあなたの質量を引く重力の力である。あなたがどこにいるかに応じて変わる。

月では、あなたは同じ質量を持っていますが、月の重力が弱いため、体重は1/6です。

なぜ月は落ちないのか?

それは落ちている―常に。しかし、それはまた横に非常に速く動いているため、それが少し落ちる時間までに、地球の表面がその下に湾曲している。それは落ち続け、逃し続ける。それが軌道である:落ちて、永遠に地面を逃す。

重量のない、重力のない

宇宙ステーションのパズル

国際宇宙ステーションの宇宙飛行士は、重量がないかのように浮いている。あなたはおそらくビデオを見たことがある―彼らは転がり、水は浮く斑点を形成し、何も落ちない。

ここに驚くべき事実があります:ISSは地球上約400 km周回しています。その高度では、重力はまだ表面上ほど90%強いです。

実世界のニュートンの法則

エンジニアリングとスポーツの力

地球上のすべての構造、車両、スポーツはニュートンの法則に従う。

橋はすべての力をバランスさせて静止したままにする必要がある(第1法則)。エンジニアは交通の重量を計算し(第2法則)、すべてのサポートが等しい力で押し返していることを確認します(第3法則)。

ロケットは純粋に第3法則で機能する―一方向に質量を投げて他方に加速させる。空間に押し付ける空気はない。排気が下がる;ロケットが上昇する。

スポーツは応用物理学である。野球のバットはボールに力を転送する(第2法則)。スプリンターはスターティングブロックを後ろに押し、ブロックは彼らを前に押す(第3法則)。ホッケーパックは最小限の摩擦で氷を横切ってスライドし、第1法則を示している。

エンジニアが車、橋、または宇宙船を設計するたびに、彼らはニュートンの方程式を解いている。

あなたのお気に入りのスポーツの物理学

あなたの番

今、あなたが学んだことを適用してください。