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質問1. 物理でキログラム重[kgf]からニュートン[N]と言う単位を使うように20年前くらいに変更されましたが、ニュートンを使うようになったというのはなんらかのメリットがあっての事だと思います。ニュートンを使うメリットを教えて下さい。

質問2. 物理の教科書の最初に突然F=ma(力=質量×加速度)という式が出てきますが、どのようにこの式を導出したか教えて下さい。


質問1、2のどちらか片方でもかまいません。わかる人がいましたら教えて下さい。

●質問者: アルミ
●カテゴリ:学習・教育 科学・統計資料
✍キーワード:MA キログラム ニュートン メリット 加速度
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 5/5件

▽最新の回答へ

1 ● auren
●0ポイント

質問1:ニュートンが優先されるようになったのは、SI単位系という国際規格によってとからの単位はニュートンに定められたからです。使用する一番のメリットは、キログラム重は物体と地球にかかる重力の大きさが基準となっているために運動を記述するのには不便だからです。

質問2:この式は導出したものではなく、「力」の定義そのものです。実験観測事実から質量×加速度を力と定義すれば説明できる!となったんですね。

◎質問者からの返答

>>運動を記述するのには不便だからです。

具体的にどう不便なのか教えて欲しいのですが...理解力が無くてすいません。えーと昔はkg重でずっとやってたのに、突然不便な事に気づいたんでしょうか?

質問2:なるほどわかりました。ところでどんな実験観測をしたんでしょうか?


2 ● taka27a
●0ポイント

原点に返って考えてみるとよくわかるのではないでしょうか。

力とは「速度を変化させるもの」です。しかし、力を見ることはできません。目に見えないものの大きさはどうやって測ったらよいのでしょう。目に見えるもので測るしかありません。それが速度変化(加速度)です。

しかし、質量が違えば同じ力を加えても加速度が違うので、基準として1kgとしたらどうでしょう。

「1kgの物体に生じる加速度の大きさ」これが、力の大きさを測るのに最も適しているのではないでしょうか?

これこそN(ニュートン)です。

「1Nとは1kgの物体に1m/s^2の加速度を生じさせる力の大きさ」といえます。

1kgの物体にa[m/s^2]の加速度を生じさせる力の大きさはa[N]となり、

質量m[kg]なら、同じ加速度aを生じさせるのにm倍の力が必要なので、maの力となる。これが運動方程式です。

1kg重とは1kgの物体を地球が引く力の大きさです。地球上にある物体を空中で離すと、すべての物体は9.8m/s^2の加速度で加速します。1kgの物体も9.8m/s^2で加速しますので、1kgの物体に9.8m/s^2で加速させる力の大きさは9.8Nとなります。

よって、1kg重=9.8N

重力加速度:9.8m/s^2

の「m/s^2」をN:ニュートンという単位として扱っている。

こんなのでどうでしょうか?

◎質問者からの返答

うーん。ちょっとわかった気がします。


3 ● tamikiku
●0ポイント

質問1

これは国際単位系(SI単位)遵守という観点から変更されています。

http://222.151.247.58/info/newton.html

これは、下記のような単位も当てはまります。

気圧:mb(ミリバール)→hPa(ヘクトパスカル)

周波数:c/s(サイクル)→Hz(ヘルツ)

熱量:cal(カロリー)→J(ジュール)

仕事量:PS(馬力)→W(ワット)

http://www.threebond.co.jp/ja/technical/technicalnews/pdf/tech37...

質問2

wikiの「運動の第2法則」に記載があります。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8B%E5%8B%95%E3%81%AE%E7%AC%A...

ここにも解説がありました。

http://z011.fmec.waka.kindai.ac.jp/kyouiku/CEJ/tuika.html

◎質問者からの返答

質問1:リンクの内容に「SIは一量一単位であるから、以下のような“kg”で質量か力か、といった混乱がなくなる。」という記述が...こんな理由ですか!?もっと深い理由があると思ってました。


4 ● rsc
●0ポイント ベストアンサー

質問1.

高校の物理の参考書「親切な物理」では、「物体に力が働くときは、力の方向に加速度を生じ、その大きさaは、力の大きさFに比例し、物体の質量mに反比例する。

すなわち、α∝F/m これより ma=kF (k:比例定数)

これをニュートンの運動の第二法則という。」とあります。

ここで、比例定数kの値を1として、「質量1kgの物体に1m/s^2の加速度を生じさせる力を1N」とすれば、理論的にすっきりしていて、計算が楽です。これがメリットじゃないでしょうか。

●重量キログラム

>1 kgf = 9.80665 N (ニュートン)

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E9%87%8F%E3%82%AD%E3%83%A...

●ニュートン

>定義 1kgの質量を持つ物体に1m/s2の加速度を生じさせる力

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%8...

●親切な物理 (上) (単行本) 渡辺 久夫 (著)

http://www.amazon.co.jp/%E8%A6%AA%E5%88%87%E3%81%AA%E7%89%A9%E7%...

※その他参考URL

http://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_standard/9503/inde...

http://www.nasuinfo.or.jp/FreeSpace/kenji/sf/ElcMg/EMUnit.htm

質問2.

ニュートンは、まず、運動量p=mvを定義して、これを時間tで微分して、「運動量の時間変化」で力Fを表しているようです。

d/dt(mv)=F

普通mは一定だから、

m(dv/dt)=F

加速度a=dv/dtだから、

ma=F

●運動方程式1 [物理のかぎしっぽ]

>ニュートンの表現

http://www12.plala.or.jp/ksp/mechanics/equationOfMotion1/

●ニュートン力学

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8B%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%8...

◎質問者からの返答

>>「質量1kgの物体に1m/s^2の加速度を生じさせる力を1N」理論的にすっきりしていて、計算が楽です。

言い換えると「質量1kgの物体に9.8m/s^2の加速度を生じさせる力を1kgf」だとなんだかごちゃごちゃしてるように見えるからという事ですか。

デメリットとしては、「質量とそれにかかる重力が同じ値にならず感覚的に捉えにくい」と言うことですね。

なんだか段々わかって来た様な気がします。


5 ● AZUY
●0ポイント

質問1.

よく使う単位なので、3文字で書くのが面倒だから

質問2.

ひらめきです。その仮説で正しいとわかったので、それがつかわれてます。

◎質問者からの返答

質問1:本当に!?

質問2:昔、学校の先生がそのように言ってました。

先生いわく「ニュートンの天才的ひらめきによってF=maが生み出された。」

当時は「ふーん」とスルーしたのですが、「いやそれはない!!」と思って質問してみました。

閃きにしても閃くにいたる道筋みたいな物があるんじゃないのかな?

例えば大砲の論文を読んだとか、天文学のデータを見たとか。

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