やり直し力学６　一定速度で運動する物体に対する運動法則

Galilean transformation and motion equation for a moving object.

ニュートンの運動方程式は、中学の理科や高校の物理で教えられているものの、ガリレイの相対性理論についてはその存在に触れる程度であり、その本質が教えられていない。大学の物理学の教科書においてすら、ガリレイ変換と運動の法則との関連性の説明は十分でない。その主な理由は、我々が学ぶニュートンの運動法則が、物体が静止している場合も、また、一定速度で運動している場合をも、一緒くたにして取り扱っているために、その必要性が生じないからであろう。

前回までの説明において、我々は、運動の法則の適用を観測者に対して物体が静止している場合に限定した。そして、静止した物体が力の作用でいかように運動を獲得するかについて、運動方程式をもって説明した。それでは、「物体が観測者に対して一定速度で運動している場合の運動の法則はいかにあるべきか」が問われよう。ここに、ガリレイの相対性理論の必要性が現れる。

以下においては、静止している物体が運動を獲得するまでに限定されている運動の法則を、ガリレイ変換を適用することで、一定速度で運動している物体に対しても適用されることを示す。

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仲座栄三

参考文献：仲座栄三、新相対性理論（物理的思考編）、ボーダーインク、363p.、2023.