Newton's 3 Laws, with a bicycle - Joshua Manley

翻訳: Takamitsu Hirono 校正: Misaki Sato

Have you ever noticed that it's harder to start pedaling your bicycle

あなたは 自転車のペダルは スピードがのった時よりも

than it is to ride at a constant speed?

こぎ始める時の方が 重たいと感じたことはありますか？

Or wondered what causes your bicycle to move?

また 自転車が動く理由や

Or thought about why it goes forward instead of backwards or sideways?

なぜ後ろや横ではなく 前に進むのか 考えたことはありますか？

Perhaps not, and you wouldn't be alone.

多分ないでしょう でもあなただけではありません

It wasn't until the 17th century

17世紀になって

that Isaac Newton described the fundamental laws of motion

アイザック・ニュートンが 運動の基本法則を説明するまで

and we understood the answer to these three questions.

私たちは３つの問いの答えを 理解していなかったのです

What Newton recognized was that things tend to keep on doing

ニュートンが最初に発見したのは 物体は現在進行中の運動を

what they are already doing. So when your bicycle is stopped,

続ける性質があるということです つまり自転車が止まると

it stays stopped, and when it is going,

その場に停まったままで 動いている時には

it stays going.

その動きを続けようとします

Objects in motion tend to stay in motion

運動中のモノは運動を続け

and objects at rest tend to stay at rest.

静止中のモノは静止し続けます

That's Newton's First Law.

これがニュートンの第１法則です

Physicists call it the Law of Inertia, which is a fancy way of saying

物理学者達はこれを慣性の法則と呼びます 「運動中の物体は

that moving objects don't spontaneously speed up, slow down, or change direction.

勝手には加速も減速も方向転換もしない」 という事実のこなれた言い方です

It is this inertia that you must overcome to get your bicycle moving.

自転車をこぎ始めるときには この慣性に勝たなければいけません

Now you know that you have to overcome inertia to get your bicycle moving,

さて 慣性に勝つと言っても

but what is it that allows you to overcome it?

具体的にどうするのでしょうか？

Well, the answer is explained by Newton's Second Law.

答えはニュートンの第２法則にあります

In mathematical terms, Newton's Second Law says

ニュートンの第２法則は 数学的な用語では

that force is the product of mass times acceleration.

「力は（慣性）質量と加速度の積である」 と表現されます

To cause an object to accelerate, or speed up,

物体を動かしたり 加速させたりするには

a force must be applied.

力を加える必要があります

The more force you apply,

大きな力を加えるほど

the quicker you accelerate. And the more mass your bicycle has,

より早く加速することができます もし自転車が重たかったり

and the more mass you have too,

あなた自身も重たければ

the more force you have to use to accelerate at the same rate.

同じ割合で加速させるための力は 質量に比例して大きくなります

This is why it would be really difficult to pedal a 10,000 pound bicycle.

これが4.5トンの自転車をこぐのが とても難しい理由です

And it is this force, which is applied by your legs pushing down on the pedals,

そしてあなたの脚がペダルを 押し下げることで加えられる力が

that allows you to overcome Newton's Law of Inertia.

ニュートンの慣性の法則に勝つことを 可能にするのです

The harder you push down on the pedals, the bigger the force

より強くペダルをこげば 力も大きくなり

and the quicker you accelerate.

より早く加速することができます

Now on to the final question:

では最後の質問です

When you do get your bike moving,

あなたの自転車は

why does it go forward?

なぜ前に進むのでしょうか？

ニュートンの第３法則によれば どんな力（作用）にも

According to Newton's Third Law, for every action,

there is an equal and opposite reaction.

反対向きで同じ大きさの力（反作用）が生じます

To understand this, think about what happens when you drop a bouncy ball.

これを理解するために よく弾むボールを落としたと考えてください

As the bouncy ball hits the floor,

よく弾むボールが床に当たると

it causes a downward force on the floor.

床に対して下向きの力を加えます

This is the action.

これが作用です

The floor reacts by pushing on the ball with the same force,

床はボールを同じ大きさの力で

but in the opposite direction, upward,

ただし反対の上向きに押し返し

causing it to bounce back up to you.

ボールは皆さんのほうに跳ね返ります

Together, the floor and the ball form what's called

床とボールは 作用／反作用と呼ばれるものを作ります

the action/reaction pair. When it comes to your bicycle,

自転車の場合は もう少し複雑です

it is a little more complicated. As your bicycle wheels spin

自転車の車輪は 時計のように回転するので

clockwise, the parts of each tire touching the ground

それぞれのタイヤの接地面は

push backwards against the Earth:

地面を後ろ向きに押します これが作用です

the actions. The ground pushes forward with the same force

地面はそれぞれのタイヤを 同じ力で前に押し返します

against each of your tires: the reactions.

これが反作用です

Since you have two bicycle tires, each one forms an action/reaction pair

自転車には タイヤが２つあるので それぞれが地面との間に

with the ground. And since the Earth is really, really, really big

作用／反作用のペアを作ります ただし地球は自転車よりも遥かに大きいので

compared to your bicycle, it barely moves

自転車のタイヤが後ろ向きに押す力で

from the force caused by your bicycle tires pushing backwards,

地球が動くことはほとんどなく

but you are propelled forward.

皆さんが前に進むのです