この記事では、物理学における休息とは何かについて説明します。したがって、物理学における静止の定義、物理学におけるさまざまな種類の静止とは何か、静止している物理システムの例がわかります。そうすれば、安静状態と他の物理的概念との関係がわかるようになります。
物理学には何が残るでしょうか?
物理学では、静止とは体が動かない物質の状態、つまり静止とは動きがないことを指します。
したがって、静止している物体とは、時間の経過とともにその位置が変化せず、同じ場所にとどまることを意味します。
たとえば、木は継続的に静止しています。木は地面に固定されているので動くことができず常に静止しています。
実際には、木は地面に固定されていますが、地球は動いているため、完全に静止しているわけではありません。しかし、物理学では、物体の運動学的挙動を研究するには静止状態が重要であると考えられます。以下では、2 種類の休息の違いを見ていきます。
物理学における休息の種類
物理学では、休息には次の 2 種類があります。
- 永久静止: 使用されている参照系に関係なく、本体は静止しています。したがって、体の速度はゼロになります。
- 相対静止: 身体は参照系に従って静止しています。したがって、物体の速度が基準系と同じであれば、物体が静止していることがわかります。
たとえば、縁石から離れる車を観察すると、私たち全員がその車が動き出すことになります。一方、同じ速度の車から、ある速度で走っている車を見ると、相手の車は動いていないので、止まっていると思います。このタイプの休息は相対的休息です。
休息とニュートンの第一法則
次に、静止とニュートンの第一法則の間にどのような関係があるのかを見ていきます。これらは物理学において密接に関連する 2 つの概念であるためです。
慣性の法則とも呼ばれるニュートンの第一法則は、外力が作用しない場合、物体は静止または一定の速度を保つと述べています。言い換えれば、運動状態または静止状態を変更するには、物体に力を加える必要があります。
結論として、ニュートンの第一法則によれば、すでに静止している物体は、力が加えられない限り、無期限に静止し続ける。
休息と摩擦
摩擦または摩擦は、2 つの物体の表面間で発生する摩擦です。したがって、物理学では、摩擦力(または摩擦力)は、2つの物体の表面間の摩擦によって現れる力であり、一方が他方の上を滑るときに発生します。
したがって、物体が動き始めるために、つまり物体が静止状態から運動状態に移行するために加えなければならない力は静止摩擦力であり、その公式は次のとおりです。
金:
-
は摩擦力または静摩擦力であり、ニュートンで表されます。
-
は静摩擦係数であり、単位はありません。
-
は垂直抗力であり、ニュートンで表されます。
したがって、静止摩擦力の値よりも大きな力が静止している物体にかかると、この物体は動くことができます。
地面に静止していた物体を動かし始めると、突然加速してはるかに速く動く、ということを一度は経験したことがあるはずです。これは、動摩擦力が静摩擦力よりも小さいため、つまり、物体がすでに動いているときは摩擦力が減少するためです。
休息とバランス
最後に、物理学における静止状態と定常状態の違いを見ていきます。これらはよく混同される 2 つの概念であるためです。
定常状態とは、システムの動作を定義するすべての変数が一定のままである場合のシステムの状態です。言い換えれば、すべての変数の値が変化しない場合、物理システムは安定した状態にあります。
したがって、静止状態と定常状態の違いは、速度がゼロの場合は物理システムが静止しているのに対し、速度が一定の場合は物理システムは定常状態にあるということです。
したがって、停止しているシステムは、その速度がゼロに等しい一定値を持つため、静止状態にもあります。ただし、物理システムは速度がゼロではないが一定の安定状態にある可能性があり、この場合、システムは停止していません。