力学とはなにか

力学とは、物体の運動を数式で記述する学問です。

では、なにがわかれば物体の運動を理解したことになるのか。

それは物体の位置(座標)を時間の関数で表せることです。

例えば、高校物理で最初にならう運動は自由落下(free fall、放物運動)であり、地球から受ける重力で物体がどのような軌道を描くかを数式で導きます。

力学は力の学問ではないのか、という疑問を生ずるかもしれませんが、そもそも力がなんであるかを定義していません。

物理量として力を定量的に表して初めて、その意味が理解できます。

Newton力学において、力とは物体の位置を変化させる量であるとされています。(数式的には位置の時間に関する二階微分である加速度と質量の積に等しい)

つまり (物体の位置変化に関する式) = (力)

であり、力をある物体の位置変化を表す関数そのものとしています。

したがって、上記の式を立て、位置に関して解くことが力学の基本的な仕事です。

だから力学の本質は、物体の運動の記述になるのです。