力学の学びなおしの記事です.
ここでは力学の対象について説明します.
力学の対象について
力学は物体の運動――並進,回転,変形など――の記述と,その原因を調べる学問です.
リンゴが落下する運動や,投げた後のボールの運動,天体の運行など,運動は世の中でいたるところにみられます.
そうした運動がどのようにして起こるのか,ということを考察するのが力学であるといえると思います.
物体の運動を考察する際には二つの方向性があります.
一つ目は,物体の運動がどのような一般的な法則(規則・ルール)に従っているかを考察する方向性です.
これは,個々の運動のみかけは異なるようにみえながら,本質的には共通な法則に従って運動している,ということを理解します.
二つ目は,それぞれのケースにおいて運動の法則の適用を考察する方向性です.
一般的・本質的な法則があるとして,それがそれぞれのケースにどのように貫かれているかを理解します.
第一は本論,第二は各論と言えるでしょう.
本論のみを論じるとどうしても抽象的な話になってしまいますが,抽象的な話はイメージしにくいし,それだけを知ってもそれぞれのケースについて適用することにはまた別の意味の困難があるものです.
各論は運動の個々のケースを論じますので理解はしやすいですが,それだけだとそれぞれのケースが個々のバラバラの事柄ととらえやすく,それぞれのケースに貫かれている本質的な事柄を統一的にとらえることが難しくなります.
したがって,それぞれのつながりに目を向けることが大切です.
力学はその対象の違いによっていくつかの種類があります.
物体の並進運動(平行移動)のみを考える場合,物体の重心に物体の全質量が集中した質点として考察することができます(質点の力学).
回転運動を考察する場合には,物体の形や質量密度分布,物体に対する回転軸の位置を考慮に入れなければならないので,物体を変形しない理想的な対象――剛体――として考察します(剛体の力学).
物体の変形を考察する場合には,物体の各構成要素の距離が変化しうるものとして考察します(連続体の力学).
連続体の力学には,液体や気体の流れの学――流体力学――も含まれます.
連続体力学や流体力学では空間内の変位や流速の分布を考察しますので,場の理論であるともいえます.
参考文献
力学に関する参考文献を以下に挙げます.
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戸田盛和著,『物理入門コース・力学』
藤原邦男著,『物理学序論としての力学』