力から運動へ

CoddyのPhysicsジャーニー「力学」セクションの一部。レッスン 41/97。

ニュートンの第2法則は力を加速度に変換し、運動方程式はその加速度を速度と位置に変換します。

地面に置かれた木箱が力 F によって右向きに押され、左向きにはより小さな摩擦力 f が働いている。垂直抗力 N は上向き、重力 mg は下向きで、加速度 a は合力の向きである右向きを指している

合力 F − f が加速度 a を決め、あとは運動方程式に任せます。

力を符号付きで足し合わせ、質量で割ってから、加速度を使います。

$a = \frac{\sum F}{m}, \quad v = v_0 + a t, \quad \Delta x = v_0 t + \tfrac{1}{2} a t^2$

チャレンジ

$3\ \mathrm{kg}$ の箱が水平な床の上で静止した状態から動き始めます。ロープが箱を右向きに $24\ \mathrm{N}$ の力で引き、箱が滑る間、動摩擦力が $6\ \mathrm{N}$ の力で動きを妨げます。 $12\ \mathrm{m/s}$ に達するまでにかかる時間 $t$ を求めてください。