ショッピングカートを押すと加速します。強く押せば押すほど加速します。食料品を詰め込めば、加速は小さくなります。この関係はニュートンの第二法則、すなわち力＝質量×加速度、つまりF＝maです。これは物理学において最も有用な方程式の一つです。この法則は、ある質量の物体を加速させるのに必要な力、あるいはある力が加えられたときに物体がどれだけ加速するかを示します。落下するリンゴから宇宙へ打ち上げられるロケットまで、あらゆるものに適用できます。

第二法則はベクトル方程式です。力と加速度はどちらもベクトルであり、方向を持ちます。加速度は正味の力と同じ方向です。物体に複数の力が作用する場合、それらをベクトルとして加算して正味の力を求めます。第二法則は、より一般的な形でも成り立ちます。力は運動量の変化率に等しいという形です。この形は、ロケットが燃料を燃焼させる場合のように、質量が変化する場合に必要になります。第二法則は力の定義ではありません。力、質量、加速度の関係を表しています。この法則は、3つのうち2つが分かれば、残りの1つを計算できることを示しています。

要点

• 方程式。 F = ma。
• ベクトル。 力と加速度には方向があります。
• 正味の力。 物体にかかるすべての力の合計。
• 一般式。 F = dp/dt。
• アプリケーション。 落下するリンゴからロケットの打ち上げまで。

ニュートンの第二法則は第一法則とは異なる。第一法則は力を定義するものであり、第二法則は力を定量化するものである。