ニュートンの第三法則計算機

ニュートンの第三法則は、ある物体が別の物体に力を及ぼすと、後者も同時に、大きさが等しく逆向きの力を前者に及ぼすという法則です。これらは作用・反作用の組と呼ばれます。一つの相互作用から生じ、同時に存在し、別々の物体に働きます。この計算機は符号付きの力の組を表示し、それぞれの力と対応する質量から、その相互作用による加速度を示します。 物体 A が物体 B を正の力で押すとします。B は正の作用力を受け、A は同じ大きさの負の反作用力を受けます。この計算機の符号規約でニュートンの第二法則を個別に適用すると、A の加速度は負の符号を持つ反作用力を A の質量で割った値、B の加速度は正の作用力を B の質量で割った値です。表示される加速度の向きは反対です。質量が異なれば、力の大きさが等しくても加速度の大きさは異なり、軽い物体ほど速度が速く変化します。 作用と反作用は別々の物体に働くため、どちらか一方の物体上で打ち消し合うことはありません。等しく逆向きの力が打ち消し合うのは、同じ選択した系に働くときです。A と B を一つの系として解析すると、内部の相互作用力は系全体の力の収支で相殺されます。ただし外力は、その系の重心を加速させることができます。力の図を描く際、この区別は重要です。 歩行は身近な例です。足が地面を後ろへ押すと、地面は歩く人を前へ押します。ロケットは排気を後ろへ押し、排気はロケットを前へ押します。本は机を下へ押し、机はその力を受ける一方、本を上へ押す接触力を及ぼします。本に働く上向きの垂直抗力と下向きの重力はつり合うことがありますが、どちらも同じ物体に働き、別々の相互作用から生じるため、第三法則の組ではありません。 この計算機は一つの相互作用力だけを取り出し、各物体を質点として扱えると仮定します。各物体の正味の加速度を求めるには、摩擦、重力、抵抗、支持反力などの外力を別に加える必要があります。孤立した二物体系では、運動量の変化が等しく逆向きとなり、全運動量が保存されます。符号の理解、加速度の比較、初歩的な力学問題の確認に利用してください。