ニュートンの運動法則とは？分かりやすく解説

アイザック・ニュートン氏は、史上最も影響力のある科学者の一人です。

彼は物体の運動に関する3つの法則を定め、それぞれが

運動の第一法則（慣性の法則）
運動の第二法則（運動の法則）
運動の第三法則（作用・反作用の法則）

と呼ばれています。

以下にニュートンが見つけた3つの運動に関する力学の法則を分かりやすく紹介します。

運動の第一法則（慣性の法則）

物体は、外部から釣り合わない力が作用しない限り、静止または均一な運動（等速運動）をし続ける。

たとえば、止まっている岩は、人や重機が押すなど何らかの力（不釣合いな力）を加えない限り動きませんし、止まっているサッカーボールは、誰かが蹴ったり投げたり（不釣合いな力）しない限り動きません。

動いているサッカーボールは、誰かが受け止めたり、ゴールネットに当たったり（不釣合いな力）すると静止します。

ニュートンの法則が証明するように、物体は、何らかの力が作用しない限りは動きません。

また、この法則では、アンバランスな力（不釣合いな力）がない場合、ボールは等速の状態を保つとされています。

つまり、摩擦やその他の力がなければ、ボールは決して止まらないということです。

しかし、動いているボールが最終的に静止することは、昔からよく知られています。

そのその方法をご存知でしょうか？

空気の摩擦の力によってボールは止まるのです。

これをもとにし、ニュートンの第二法則で、

物体がどれだけ加速するか（物体の運動量の変化率）は、力の及ぼされる方向にどれだけの力が加わったか（加わる力に比例し、物体の質量に反比例する）による

ことを、運動の方程式を使って数式で表現しています。

たとえば、大きな岩を動かす時、子供によって押された力では、岩はわずかに動くだけですが、重量挙げ選手が押すと、岩はより大きな距離を移動します。

子供は力が弱いので、加速度（物体の速度が変化する割合）は小さくなる。
重量挙げ選手は力が強いので、力を加えると加速度が大きくなる。

したがって、力は加速度に比例する。

では、岩の質量が2倍大きくなるとどうでしょうか？

同じ力を加えても、加速度は上がらず、それどころか速度は半分くらいになってしまいます。そのため、質量の大きな岩を同じ距離動かすには、かける力も大きくしなければなりません。

したがって、力が一定の場合、加速度は、質量に反比例します。

第三法則は、「見かけの力」では分かりにくい作用・反作用の法則です。

物体が他の物体に力を加える時、2つの物体の間には、同じ大きさで反対向きに働く力が必ずペアで存在します。

たとえば、私たちが地面に静止しているのは、地球が私たちを引っ張る重力（作用する力）と、私たちが地球を引っ張る力（反作用の力）がつり合っているからです。

たしかに私たちも重力と同じ力で地球を引っ張っているなんて実感するのは難しいかもしれませんが、私たちも力を地球に加えているのです。

イスに座るとき、私たちの体はイスに下向きの力を及ぼしますが、同時に、イスも体に上向きの力を及ぼしています。

もし、イスに上向きの力が無いなら、イスは私たちが加える下向きの力によって壊れてしまい、永遠にイスに座ることはできないでしょう。

実は、このニュートンの第三の法則は、鳥が空を飛ぶ手助けにもなっています。

鳥が羽根で空気を下向きに押すと、同じ大きさで反対向き（上向き）の空気の力が鳥を押し上げます。

この作用と反作用の組み合わせが空を飛ぶのを助けるのです。