運動

並進運動

並進運動とは、物体が空間内のある点から別の点に移動する運動のことである。 任意の時間tにおいて、物体は次の図に示すように直線に沿った位置を占めている。 特定の時間における物体の位置がわかると、粒子の運動がわかり、一般に距離xを時間tに関係づける方程式、たとえばx = 6t – 4、またはグラフで表現される

2次元または3次元での運動はより複雑である。 2次元では、任意のオブジェクトの位置を固定するために、2つの座標を指定する必要がある。 次の図は投射運動の簡単な例で、ボールがテーブルから転がり落ちる様子を示している。 水平方向をx軸、垂直方向をy軸と定義する。

ボールがテーブルの上にあるとき、速度の初期x成分（v0x）は10 m/s（一定）、速度の初期y成分は0 m/s、加速度のx成分は0 m/s2、加速度のy成分は0 m/s2 だと観察されます。 加速度や速度の成分は、速度や加速度のうちx方向やy方向を指す部分である。ボールがテーブルから離れる瞬間に何が起こるか観察してみよう。

y方向の初速度は0のままで、x方向の初速度も10m/sのままです。 しかし、ボールはもはやテーブルと接触していないので、自由に落下します。 ボールの重力加速度は減少している。 この場合、水平方向と垂直方向の運動は独立して解析する必要がある。 水平方向は加速度がないので、速度のx成分は一定

縦向きは重力の加速度と同じ加速度が存在する。 したがって、鉛直方向の速度は以下のように変化する

回転運動

回転運動は剛体の場合のみ扱われます。 剛体とは、全体の形状を保つ物体で、剛体を構成する粒子が互いに相対的に同じ位置にあることを意味する。 車輪やモータのロータなどは、回転運動の問題でよく登場する剛体の例です。

円運動

円運動は回転運動の一般的なタイプである。 投射運動のように運動学的に分析し、位置、速度、加速度の関係について学ぶことができる。 ニュートンの第一法則は、運動している物体は、外力が作用しない限り等速で運動し続けることを述べています。 運動方向に対して垂直に力が加われば、速度の方向だけが変化する。 動いている物体に常に垂直な力が作用していれば、物体は一定の速度で円軌道を描くように動くことになる。 これを一様円運動という。

剛体の円運動は、次の図のように、剛体の各点が質量中心を通る回転軸と呼ばれる直線を中心に円軌道を描いて動くときに起こる。