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No.2
- 回答日時:
そもそも、「力積」「運動量」「力のモーメント」が「どんな物理現象を記述するためのものなのか」という基本をきちんと理解しましょう。
「何かのために使う」「テストの問題を解くために使う」のではなく、そのものが「何らかの物理現象や物理量を表わすもの」なのですから。
そして、提示された問題が、どんな物理現象を取り扱っているのか、どんな物理量で記述すればよいのかが分かれば、おのずと「何を使うか」が決まります。
力が働けば「加速度」が生じる、という現象を記述するのが「運動方程式」です。
F = ma ①
加速度は、単位時間当たりの速度の変化ですから
a = Δv/Δt
と書けます。
これを①に代入すれば
F = m・(Δv/Δt) = (Δmv)/Δt ②
両辺にΔtをかければ
FΔt = Δmv
これが「力積は、運動量の変化に等しい」ということです。
つまり、元は「運動方程式」です。
また、②式からは、「外力が働かなければ(F = 0)運動量は変化しない(運動量保存:Δmv = 0)」ということが分かります。
こういったことは、みんな相互に「同じことを言っている」に過ぎないのです。
「直線運動」や「質点に働く力」は「力:F」でよいですが、大きさのあるもの(棒や剛体)の「回転運動」に対する「回転力」は「力の大きさ × 腕の長さ(支点と力線との距離)」で定義します。これが「力のモーメント」であり、一般には「トルク」と呼ばれます。
小学校でやる「てこ」の原理ですね。
高校物理では、「力のモーメントのつり合い」までしか出てこないでしょう。
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