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慣性の法則

慣性の法則

慣性の法則

止まっている物体に、力を加えなければ、そのまま止まり続けます。動き続けている物体に、力を加えなければ、そのまま動き続けます。これを慣性の法則といいます。もう少し物理的に厳密にいいますと、次のようになります。

慣性の法則

物体に外部から力がはたらかないとき、または、はたらいていてもその合力が 0 であるとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのまま等速度運動(等速直線運動)を続ける。

これは、運動の第1法則とも呼ばれ、この性質を慣性惰性)といいます。

この慣性の法則は、運動方程式 m a = F において F=0 の場合を表しているともいえます。F=0 だと、a(加速度)も 0 になります。加速度が 0 というのは、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのまま等速度運動を続ける、ことと同値です。

(『慣性系⋅非慣性系』項もご参照ください)

慣性の法則の例

だるま落としで、打たれなかった木片は止まり続けようとします。

乗り物が急発進すると乗客は後方に倒れそうになります。乗客は慣性によって止まり続けようとしているのに、乗り物が前へ動いてしまうからです。逆に、乗り物が急停止すると乗客は前方に倒れそうになります。乗客は慣性によって前に動き続けようとしているのに乗り物が止まってしまうからです。(『慣性力』項もご参照ください)

摩擦のない、なめらかな氷上に置かれた物体は動き出すと止まりません。地球には重力があるので、この物体に全く力が掛かっていないとはいえませんが、重力のはたらく方向は鉛直方向なので水平方向には力がはたらいていないといえます。

同様に、宇宙空間に放り投げられた物体はどこまでも遠くにいってしまいます。実際にスペースシャトルの船外活動で、宇宙飛行士が修理道具を手放してしまい、回収できなかったという事故があったそうです。

摩擦のある、あらい斜面を物体が落ちるとき、摩擦力と重力によるすべり落とそうする力がつり合って合力が 0 になれば、落ちる速度が一定になります。合力が 0 であれば、力がはたらいていないのと同等なので慣性の法則が成り立ちます。

たとえば、雨滴は重力と空気による抵抗力がつり合っているので、等速で落ちていきます。