seegongsik
高校1~高校2年生 (15-17歳)

物理基礎 ニュートン運動法則 わかりやすく

ニュートンの運動の法則は三つあります。合力が 0 なら物体はそれまでの運動を続けるという慣性、合力と加速度の関係 F = ma、そして二つの物体が大きさが等しく向きが反対の力を及ぼし合う作用・反作用です。 バスが急ブレーキをかけると体が前にのめるのは慣性のためで、壁を押すと壁も同じ大きさで押し返してくるのは作用・反作用のためです。 F = ma の F は物体にはたらくすべての力を合わせた合力で、質量が大きいほど同じ力では速度を変えにくくなります。 図では摩擦のない床の上の箱に水平な力 F を加えますが、力を倍にすると加速度の矢印も倍に、質量を倍にすると半分になります。

三つの運動法則

🍎 三つの法則を一目で
①第1法則（慣性の法則）：合力が 0 なら、静止している物体は静止し続け、動いている物体は同じ速度で動き続ける
②第2法則（運動の法則）：合力が大きいほど、質量が小さいほど加速度が大きく、F = ma が成り立つ
③第3法則（作用・反作用の法則）：A が B を押すと、B も A を同じ大きさで反対向きに押す

F = ma を図で見る

5 kg
20 N
💡 図の読み方
①質量を変えずに力を大きくすると、加速度の矢印が同じ割合で長くなる
②力を変えずに質量を大きくすると、箱が大きくなり加速度の矢印が短くなる
③垂直抗力 N と重力 mg は大きさが等しく向きが反対なので鉛直方向の合力は 0 になり、水平な力 F だけが合力として残る
④質量は速度の変化に逆らう度合い、つまり慣性の大きさを表す

ニュートンの運動の第2法則

ニュートン第2法則
F = ma
力（N）= 質量（kg）× 加速度（m/s²）
加速度を求める形
a = Fm
加速度は合力に比例し、質量に反比例する
力の単位ニュートン（N）
1 N = 1 kg · m/s²
質量 1 kg の物体に 1 m/s² の加速度を生じさせる力が 1 N である

作用・反作用の法則

🤝 第3法則：力は対で生じる
①手で机を押すと、机も同じ大きさの力で手を押し上げる
②ロケットがガスを後ろへ押し出すと、ガスがロケットを前へ押す
③作用と反作用は別々の物体にはたらくので、一つの物体の中で打ち消し合うことはない
④図の N と mg は大きさが等しく向きが反対だが、どちらも箱にはたらく力なので作用・反作用の対ではない

例題で確認

例題 1
質量 4 kg の物体に 12 N の合力が働く。加速度は？
1
ニュートンの運動の第2法則 F = ma より a = F/m である。
a = Fm
2
F = 12 N、m = 4 kg を代入する。
a = 124 = 3 m/s2
▸ 3 m/s²
同じ 12 N でも、質量が倍の 8 kg の物体なら加速度は半分の 1.5 m/s² になる。
例題 2
質量 2 kg の物体に 10 N の力を加えるが、4 N の摩擦力が逆向きに働く。加速度は？
1
F = ma の F は合力なので、押す力から逆向きの摩擦力を先に引く。
Fnet = 10 − 4 = 6 N
2
a = Fnet/m を計算する。
a = 62 = 3 m/s2
▸ 3 m/s²
摩擦力を引かずに 10 N をそのまま入れると 5 m/s² となり、誤りになる。

まとめ

ニュートンの運動の法則の要点
Fnet = ma (合力 = 質量 × 加速度)
第1法則は合力が 0 なら静止か等速直線運動が続くこと、第2法則は F = ma、第3法則は F₁₂ = −F₂₁
韓国修能 類題
なめらかな床の上で、質量 3 kg と 2 kg の二つの物体が糸でつながれ、10 N の力で引かれる。二つの物体の加速度はいくらか。
①1 m/s²
②2 m/s²
③3 m/s²
④4 m/s²
⑤5 m/s²
▸ ② 2 m/s²
1
糸でつながれた二つの物体は同じ加速度で動くので、一つのかたまりとみて全体の質量を求める。
mtotal = 3 + 2 = 5 kg
2
全体に F = ma を当てはめる。
a = 105 = 2 m/s2
🎯 試験ポイント
①F = ma の F は物体にはたらくすべての力をベクトルとして合わせた合力である
②質量が大きいほど慣性が大きく、運動の状態を変えにくい
③作用・反作用は二つの物体の間に生じる力の対で、一つの物体にはたらく二つの力ではない
④水平面上の物体では、鉛直方向にほかの力がないときに限り N = mg となり、水平方向に F = ma を立てる
⑤物体にはたらく力をすべて描いた図（自由物体図）を先に描いてから式を立てる
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最終更新

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