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科学系掲示板_力学の基礎


①力学の分野

  並進運動 回転運動
運動対象 物理量 具体例 関係者 運動対象 物理量 具体例 関係者

キネマティックス

(運動学)

質点

※大きさなし

速度→位置

※質量不要

  ガリレオ・ガリレイ

剛体

※質点の集合

※大きさあり

角速度→姿勢

※慣性モーメント不要

   

ダイナミックス

(動力学)

力→(質量)→速度

※質量考慮

※ニュートン運動方程式

自由落下

アイザック・ニュートン

力のモーメント→

(慣性モーメント)→

角速度

※慣性モーメント考慮

※オイラー運動方程式

コマ レオンハルト・オイラー

■キネマティックスとダイナミックス

質量や慣性モーメントが関わらない運動をキネマティックス、関わるのがダイナミックス


②力学の物理量

   並進運動  回転運動 
物理量 SI単位 物理量 SI単位
1 時間 s 時間 s
2 質量 kg  慣性モーメント Nm・s^-2(=kg・m^2・s^-4)
3 力(=mα) N(=kg・m・s^-2)  力のモーメント Nm(=kg・m^2・s^-2)
4 加速度 m・s^-2 角加速度 rad・s^-2
5 運動量(=mv) kg・m・s^-1 角運動量 Nms(=kg・m^2・s^-1)
6 速さ(速度) m・s^-1 角速度 rad・s^-1
7 距離(位置) m 角度(姿勢) rad

③力学の数学的性質

   並進運動  回転運動 
物理量 数学的性質 物理量 数学的性質
1 時間 スカラー 時間 スカラー
2 質量 スカラー 慣性モーメント 対称テンソル
3 力(=mα) ベクトル 力のモーメント ベクトル
4 加速度 ベクトル 角加速度 ベクトル
5 運動量(=mv) ベクトル 角運動量 ベクトル
6 速さ(速度) ベクトル 角速度 ベクトル
7 距離(位置) ベクトル 角度(姿勢) 直交テンソル

④力学の保存則

  並進運動 回転運動
保存則

運動量保存則

※速度も保存

角運動量保存則

※角速度は非保存