ニュートンの運動法則は、力がないとき運動状態が保たれる慣性、合力が質量×加速度になる関係、そして異なる物体に働く大きさが等しく向きが反対の作用・反作用を説明します。
バスの急停車で体が前に倒れることや、壁を押すと壁も押し返すことがその例です。
F = ma の F は合力であり、質量が大きいほど同じ力では加速しにくくなります。
このページでは質量と力をスライダーで変えながら、加速度がどう変わるかを確かめてみましょう。
3つの運動法則の直感
🍎 ニュートンの3法則一覧
①第1法則(慣性):力がなければ運動状態は変わらない — バス急停車で体が前に倒れる理由
②第2法則(加速度):F = ma — 力が大きく質量が小さいほど加速度大
③第3法則(作用-反作用):壁を押すと壁も同じ大きさで押し返す
F = ma の可視化
5 kg
20 N
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物体に力を加えたときの加速度変化、F=ma関係の可視化
💡 観察ポイント
①力(F)を増やせば加速度(a)も比例して増加
②質量(m)を増やせば同じ力でも加速度が減少
③質量は運動変化への抵抗=慣性の大きさ
ニュートン第2法則の公式
ニュートン第2法則
F = ma
力(N) = 質量(kg) × 加速度(m/s²)
加速度の式
a = Fm
加速度は力に比例、質量に反比例
単位:ニュートン(N)
1 N = 1 kg · m/s²
1 kgの物体を1 m/s²加速するのに必要な力
作用-反作用の法則
🤝 第3法則:作用と反作用
①机を押すと机も同じ大きさで押し返す
②ロケットがガスを後ろへ押せばガスがロケットを前へ押す
③作用-反作用は異なる物体に作用 → 打ち消されない!
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
ニュートンの第 2 法則 F = ma より a = F/m。
a = Fm
2
F = 12 N, m = 4 kg を代入する。
a = 124 = 3 m/s2
▸ 3 m/s²
F = ma は a = F/m に変形できる。力が大きく質量が小さいほど加速度が大きい。
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、まず摩擦力を引く。
Fnet = 10 − 4 = 6 N
2
a = Fnet/m を計算する。
a = 62 = 3 m/s2
▸ 3 m/s²
F = ma の F は常に合力。摩擦など逆向きの力を引いてから代入する。
総まとめ
ニュートン運動法則の核心
Fnet = ma (合力 = 質量 × 加速度)
第1:F=0→等速/静止、第2:F=ma、第3:F₁₂=-F₂₁
共通テスト類題
なめらかな床で、質量 3 kg と 2 kg の 2 物体が糸で連結され 10 N の力で引かれる。2 物体の加速度は？