運動の第2法則は、運動の法則。
「物体に力を与えると加速度が生じ、その加速度は力に比例し、質量に反比例する。」
F:力
a:加速度
m :質量
k1,k2(=1/k1):比例定数
これを式で表すと、
a=k1*F/m
F=ma/k1
F=k2ma
k2=1とし、次のように1Nを定義する。
「1kgの物体を、加速度1m/s ^2だけ生じさせる力が1Nである」
「1kgの物体に1Nの力を与えると、加速度が1m/s ^2だけ生じる」
「1Nの力で加速度が1m/s ^2が生じたとき、物体の質量は1kgである」
運動方程式は F=ma
ma=F
と表される。2つの表現の違いは何か?
と同僚の生物の先生が言っていましたが、そりゃ生物専門ではわからんでしょうな。
1つ目の形式は、質量と加速度から力を求めたいときに使う。実は重力W=mgは運動方程式のこの表現からきている。
2つ目の形式は、力(と質量)から加速度を求めたいときに使う。
つまり、運動方程式は目的に応じて使い分けるのだ。
数学的にはもちろん同じだが、これを使い分けて考えられない人は、物理脳にはなっていない。
残念ながら公式に代入するだけの物理から脱却できないだろう。
ma=F、F= maは、力がはたらくと加速度が生じ、逆に加速度が生じているときは力がはたらいているという「因果関係」を表している。
そして、物理ではma=Fと覚えたところで、ほとんど意味がない。
「力を与えると加速度が生じる」
として因果関係を強調したり、
「ma=合力」
として力は向きを含めた合力だとしたりした方がよっぽど価値がある。
(ニュートンは、運動量の時間変化が力を生む、力が運動量を時間変化させるとしていたが、それは置いておこう。)
(力の単位はN:ニュートンだが、ニュートンがニュートンと決めたのだろうか?天才奇人変人だった逸話はたくさんある)