4 力学

 物体を保持したり、運動の状態を変化させたり、物体を変形させたりする何らかの作用は、一般に力とよばれ、種類、性質、扱い方を学習してきたことでしょう。

 このうち、変形する物体の力学については、ニュートンの力学を習得した後、物体の変形の解析に都合がよいように再度定式化することで扱うことが可能になりますが、基礎方程式が偏微分方程式になるなど数学的な要求が厳しくなり、高校生が厳密な形式で扱うことは困難なため、ばねの力のように変形の機構の理解が要求されない形でしか扱うことはありません。

 このため高校では、変形しない、または、変形する物体の機構の理解が要求されない形で物体の運動を論じる手法を学習することになり、物体の体積は無視して、物体の有する物理的性質だけを保持する質点とみなす場合の運動と、剛体とよばれる変形しない、大きさのある物体を質点の集合体とみなした場合の釣り合いについて解析する手法を学習します。

 本章では、上記を高校で学習する数学を用いて説明するとともに、高校物理と物理学では取り扱いが異なることがあるため、将来、物理学で必要となる見方を提示し、大学以降における物理学との差異に混乱を生じないように高校物理との比較をしめしていきます。

4-1 力学の準備

4-2 運動の法則