正味の力は、物体に作用するすべての力の合計として定義されます。例？サッカーボールを蹴ると、ボールが離陸して空中を移動します。その瞬間、ボールに作用する正味の力があります。ボールが地面に戻り始め、最終的に停止すると、ボールにも正味の力が作用します。
ニュートンの第2法則では、「物体に正味の力が作用すると、その物体は加速する必要があります。つまり、速度が秒から秒に変化します」。初めてサッカーボールを蹴ると加速し、ブレーキボールが止まり始めると加速します。
オブジェクトに作用するいくつかの力が存在する可能性があり、それらすべての力が合計されると、結果はオブジェクトに作用する正味の力と呼ばれるものになります。
正味の力がゼロに加わる場合、オブジェクトは加速していないため、一定の速度で移動しています。正味の力がゼロ以外の値に追加される場合、オブジェクトは加速しています。
自然界では、すべての力が摩擦や対抗する重力などの他の力に対抗しています。フォースは、反対のフォースの合計よりも大きい場合にのみ、加速度を生成できます。
力が物体を押すが、摩擦によって結合されている場合、物体は加速しません。同様に、力が重力に逆らって押し出されても、オブジェクトに対する重力よりも小さい場合、加速しません。
たとえば、オブジェクトに対する15ニュートンの押し込みが10ニュートンの摩擦力に対抗している場合、オブジェクトは、摩擦のない5ニュートンの正味の力によって押し込まれたかのように加速します。
ニュートンの第二法則
ニュートンの最初の運動の法則は、すべての既存の力がバランスしているオブジェクトの動作を予測します。
最初の法則（慣性法則とも呼ばれる）は、オブジェクトに作用する力が釣り合っている場合、そのオブジェクトの加速度は0 m / s / sになると述べています。平衡状態にあるオブジェクト（すべての力がバランスする状態）は加速しません。
ニュートンによると、物体はそれに作用する正味の力または不均衡な力がある場合にのみ加速します。アンバランスな力の存在は、オブジェクトを加速し、その速度、方向、またはその速度と方向を変更します。
ニュートンの運動の第二法則
この法則は、すべての既存の力がバランスしているわけではないオブジェクトの動作を指します。第2法則では、オブジェクトの加速度は2つの変数に依存します。オブジェクトに作用する正味の力とオブジェクトの質量です。
オブジェクトの加速度は、オブジェクトに作用する正味の力に直接依存し、オブジェクトの質量に反比例します。オブジェクトに作用する力が増加すると、オブジェクトの加速度が増加します。
オブジェクトの質量が増加すると、オブジェクトの加速度が減少します。ニュートンの運動の第2法則は、次のように正式に述べることができます。
「正味の力によって生成されるオブジェクトの加速度は、正味の力と同じ方向で正味の力の大きさに直接比例し、オブジェクトの質量に反比例します。」
この口頭による発言は、次のような方程式の形で表すことができます。
A = Fnet / m
上記の方程式は、以下に示すように、より一般的な形式に再配置されることがよくあります。正味の力は、質量と加速度の積に相当します。
Fnet = m•a
強調は常に正味の力です。加速は正味の力に正比例します。正味の力は、質量と加速度の積に等しい。
正味の力と同じ方向の加速度は、正味の力によって生成される加速度です。加速に関連するのは正味の力であり、正味の力はすべての力のベクトルの合計です。
オブジェクトに作用する個々の力がすべてわかっている場合、正味の力を決定できます。
上記の方程式によれば、力の単位は、質量の単位に加速度の単位を掛けたものに等しい。
上記の方程式の力、質量、および加速度を標準のメートル法の単位に置き換えると、次の単位等価が記述できます。
1ニュートン= 1 kg•m / s2
力の標準的なメートル単位の定義は、上記の式で示されます。1ニュートンは、1 kgの質量と1 m / s / sの加速度を与えるのに必要な力の量として定義されます。
マグニチュードと方程式
ニュートンの第2法則によれば、オブジェクトが加速されると、オブジェクトに作用する正味の力が存在する必要があります。逆に、物体に正味の力が作用すると、その物体は加速します。
オブジェクトに作用する正味の力の大きさは、次の式に示すように、オブジェクトの質量にオブジェクトの加速度を掛けたものに等しくなります。
正味の力とは、すべての対抗する力が取り消されたときに、オブジェクトの加速によって生成される残りの力です。
反対の力は加速の効果を減少させ、オブジェクトに作用する加速の正味の力を減少させます。
オブジェクトに作用する正味の力がゼロの場合、オブジェクトは加速しておらず、平衡と呼ばれる状態にあります。
オブジェクトが平衡状態にある場合、2つのことが当てはまる可能性があります。オブジェクトがまったく移動していないか、オブジェクトが一定の速度で移動しています。平衡の式を以下に示します。
例
宇宙の架空の状況を考えてみましょう。あなたは船外活動をしていて、シャトルで何かを修正しています。レンチで対象に取り組んでいる間、彼は怒り、レンチを捨てます、どうなりますか？
キーが手から離れると、キーを離したときと同じ速度で動き続けます。これは正味力ゼロの状況の例です。キーは同じ速度で動き、空間内で加速しません。
地球に同じ鍵を投げると、鍵は地面に落ち、やがて止まります。なぜ停止したのですか？キーに作用する正味の力があり、キーがスローダウンして停止します。
別の例として、あなたがアイススケート場にいるとします。ホッケーパックを取り、氷の上でスライドさせます。
最終的にホッケーパックは、滑らかで滑りやすい氷の上でも、速度が落ちて停止します。これは、正味力がゼロでない状況のもう1つの例です。
参考文献
- 物理学教室 （2016）。ニュートンの第二法則。2017年11月2日、physicsclassroom.comウェブサイト：physicsclassroom.com。
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