力の計算方法

力は、「押す」、「引く」などにより物体に作用して、物体を運動させたり、加速させたりします。ニュートンの運動の第二法則は、力と質量および加速度の関係性を説明します。この関係性を利用して、物体に作用する力を計算することができます。概して言えば、物体の質量が大きいほど、運動させるために大きな力を作用させる必要があります。^{[1]
X
出典文献}

パート 1

パート 1 の 2:
運動方程式を学ぶ

1
質量と加速度を掛ける　質量mの物体を加速度aで運動させるのに必要な力な力Fは、ニュートンの運動方程式「F（力） = m（質量）×a（加速度）」で与えられます。^{[2]
X
出典文献}
2
数値をSI単位系に変換する　SI単位系（国際単位系）では、質量の単位はkg（キログラム）、加速度の単位はm/s²（メートル毎秒毎秒）です。ゆえに、SI単位系で表された質量と加速度を運動方程式に代入すれば、求められる力の単位は、SI単位系の力の単位であるN（ニュートン）になります。^{[3]
X
出典文献}
- 物体の質量がポンドで表記されている場合は、ポンドをキログラムに変換する必要があります。例えば、3ポンドをキログラムに変換すると、1.36kgになります。ゆえに、3ポンドの物体の質量はSI単位系では1.36kgと表記されます。
3
物理学では「重さ」と「質量」は別のものであることを認識する　物体の重さがN（ニュートン）で与えられている場合は、これを9.8で割るとその物体の質量（kg）を求めることができます。例えば、重さ10Nの物体の質量は、「10÷9.8 = 1.02（kg）」と求めることができます。^{[4]
X
出典文献}

広告

パート 2

パート 2 の 2:
運動方程式を利用する

1
質量1000kgの車を、加速度5 m/s²で加速させるのに必要な力を求める^{[5]
X
出典文献}
- 計算で使う全ての数値がSI単位系で表記されているかを確認しましょう。
- 車の質量（1000kg）に加速度（5 m/s²）を掛けて、必要な力を求めます。
2
質量8ポンドの台車を、加速度7 m/s²で加速させるのに必要な力を求める
- まずは、計算で使う数値を全てSI単位系に変換しましょう。この問題では、質量の単位をポンドからキログラムに変換しなければなりません。1ポンドは0.453キログラムであるため、「8×0.453」という計算により、8ポンドを3.62キログラムに変換します。
- 質量3.62kgに加速度7 m/s²を掛けて、必要な力を求めます。
3
加速度2.5 m/s²で加速している重さ100Nの物体に作用している力を求める　
- 上で説明した通り、10Nは9.8kgに相当します。ゆえに、Nを9.8で割ることで、kgに変換することができます。「100（N）÷9.8」を計算すると、物体の質量が10.2kgと求まります。
- 質量10.2kgに加速度2.5 m/s²を掛けて、物体に作用している力を求めます。
広告