中学3年 理科・物体の運動
力がなくなったら、物体はどう動く?
慣性の法則はニュートンの第1法則、作用・反作用の法則は第3法則です。ボタンを操作して、力と運動の関係を確かめましょう。
① 今の運動状態を保つ ② 合力が0なら変わらない
静止している物体は静止し続け、動いている物体は同じ速さで、同じ向きにまっすぐ進み続けます(等速直線運動)。この性質を「慣性」といいます。
摩擦・空気抵抗のない水平面上の台車(1 kg)。重力と垂直抗力はつり合っています。図には水平方向の力のみを表示します。
経過時間0.0 s
速度(右が+)+2.00 m/s
水平の合力0 N
青い矢印:速度 / オレンジの矢印:力。目盛りは地面に固定。画面は台車を追いかけます。グラフは直近12秒を表示します。
観察のヒント・授業での問い
1. 「静止から実験」→「再生」。力を加えなければ動き始めるでしょうか?
2. 「1秒間だけ力を加える」。力が0に戻った後、速度を見ましょう。
3. 「右向き2 m/sから実験」→「再生」。速度グラフは水平になります。
4. 左向きの力を加えると、右向きの運動は遅くなります。さらに加え続けると向きが逆になります。
「慣性」は新しい力の名前ではありません。また、実際に台車が止まるのは摩擦などの力が働くためです。
作用・反作用は、別々の物体に働く
AとBの間の押し合う装置が、1秒間、一定の力で互いを押す理想化した実験です。摩擦・空気抵抗はありません。
BがAを押す力0 N
AがBを押す力0 N
経過時間0.00 s
作用・反作用の力は同時に働き、大きさが等しく、向きが反対です。別々の物体に働くので、同じ物体に働く「つり合う2力」とは違います。
質量が違っても力の大きさは同じです。質量が小さい台車ほど、速さの変化が大きくなります。押し合いが終わった後は、両方とも等速直線運動を続けます。
矢印は力を表します。押す装置の質量は無視し、伸びる様子を模式的に表示しています。8秒で観察を一時停止します。