物理学の主要な分野の 1 つは力学です。力学は、動きの原因を研究する部分 (力学) と、原因を気にせずに動きの発展を研究する部分 (運動学) の 2 つの部分に分けることができます。この分野をよりよく理解するには、いくつかの基本概念をしっかりと確立する必要があるため、ここでは力学の基本概念を扱います。
基準: 何らかの現象や動きが観測される観測点です。例を参照してください。時速 60 km でバス内を走行している乗客が、バスとの関係で停止されました。しかしながら、この乗客は、地上の位置を基準として考えると、地面から遠ざかったり近づいたりするなど、地面に対して動いている。
- 位置: 特定の基準に対するある物体の距離です。参照フレームが異なれば、同じ物体までの距離も異なります。例を参照してください。 「生徒でいっぱいの教室では、部屋のドアの基準に対して各生徒の位置が異なります。この基準に対して、各生徒の距離が異なるためです。」特定の基準座標系に対する物体の位置は、考慮されるスケールに応じて、特にメートル (m)、センチメートル (cm)、キロメートル (km) などのさまざまな単位で提供されます。
時間範囲: ある出来事や動きの始まりと終わりを示すのは、最後の瞬間と最初の瞬間の違いです。次の数学的関係を使用して時間間隔を定義します: Δt = t f – t 0。
t f = 最終時刻
t f = 初期時刻
特定のイベントが発生する時間間隔は、さまざまな測定単位で報告できます。国際単位系では、時間の標準単位は秒 (s) ですが、分 (min)、時間 (h)、日、月、年などの派生単位も使用されます。
静止:ある基準に対する物体の位置が一定期間変化しない場合と定義されます。
動き: 一定の時間間隔で物体が何らかの基準に対してその位置を変えるときの動きを定義します。あらゆる移動体は可動体と呼ぶことができます。
軌跡:砂浜に残された足跡や、高速で車がアスファルトに残したタイヤ跡など、一定期間中に基準に対して物体が占めた一連の位置です。
さらに、一定の速度で移動しながら岩を上に投げると、岩は直線的に上昇し、下降することがわかります。地面に対して静止している人は、石が放物線の軌道を描いて上昇および下降するのを見るでしょう。
変位:指定された時間間隔における最終位置と最初の位置の差によって定義されます。したがって、時間の経過とともに家具の位置が変化し、その変位がゼロ(0 に等しい) になる可能性があります。変位を数式で定義します。
ΔS = S f – S 0
t f = 最終位置。
t f = 初期位置。
位置を定義するだけでなく、メートル (m)、センチメートル (cm)、キロメートル (km) などの複数の単位を使用して変位を定義することもできます。
例: 「F1 レース中、車は数十、さらには数百キロメートルを走行することもありますが、常にスタート地点と同じ位置に到着します。したがって、レースが終了した時点では、その排気量はゼロになります。」出発点から離れていなかったからです。」
平均速度:運動が発生した時間間隔に対する物体の変位の比率です。これは、次の数学的関係によって定義できます。
v m = ΔS
Δt
フォーミュラ 1 カーの例に従うと、レース終了時の総排気量はゼロであり、平均速度は車両の排気量に依存するため、平均速度もゼロになります。
瞬間速度:非常に短い時間間隔で測定された速度です。この速度は車の速度計で測定される速度です。その数学的定義は、平均速度の定義と似ています。
v ins = ΔS
Δt
Δt ≈ 0
- 物質点:物質点とは、移動する距離に関連して寸法を無視できる物体であると考えます。例を参照してください。 「長さ 20 メートルのトレーラーは、寸法が同等であるため、50 メートルの地点を通過する場合は重要な地点とはみなされません。しかし、この同じトレーラーは、距離がキロメートル (km) で簡単に表現できる別の都市への旅行における重要なポイントと考えることができます。」
- 平均加速度:速度変化 ( Δv ) と時間間隔 ( Δt ) の比です。この比率が正の場合、物体は加速運動します。それがマイナスの場合、体はスローモーションであると言います。
a m = Δv
Δt