
本コースはアニメーションによる理論の解説や物理エンジンを使った仮想実験など、とにかく『動き』にこだわっています。学生のころ物理や数学が苦手だった方、プログラミングの独学で迷子になってしまっている方におすすめです。
ニュートン力学は、物理学者のアイザック・ニュートンが確立した理論です。ニュートンの名前は聞いたことがある方は多いと思いますが、いったいどんな理論なのでしょうか?
物理学は、数学と非常に親和性の高い学問です。まず物体の運動を数学で表現するための準備をしましょう。
位置や速度は日常生活でもよく使う言葉ですよね。これは物理学でもよく使われる考え方なので、言葉の「定義」をしっかり身につけましょう。
ニュートン力学は、物体の運動に関する3つの法則が基礎となっています。どんな法則なのでしょうか?
ニュートンの運動方程式を使いやすい形に書き直してみましょう。
注目する物体を変えることで、成り立つ方程式の形も変わります。
3つの運動の法則を組み合わせることで、運動の「勢い」に関する興味深い法則が導かれます。
物理法則を目で見て確かめてみたいとき、実際に本物の物体や環境を用意して実験するのは大変ですよね。シミュレーションを使うことで、簡単に何度でも実験を行うことができます。
このコースのシミュレーションを行うための手順と設定ファイルをダウンロードできます。
■2025年5月時点の最新版Unity(Unity 6)の場合は次のファイルをご利用ください。
SphereCollisionPackage-Unity6_20250516.unitypackage
■最新版でないUnityの場合は次のファイルをご利用ください。
SphereCollisionPackage_20250516.unitypackage
※ファイルを読み込んだ際に、赤文字でエラーが出る場合は一度Unityを閉じて、作成したプロジェクトフォルダの中にあるLibraryフォルダを丸ごと削除してから、もう一度開きなおしてみてください。
シミュレーションを実行するための準備を行います。
準備が整ったら、前のセクションで開設したアニメーションを物理エンジンで再現してみましょう。
自分よりはるかに軽い物体とぶつかった場合のシミュレーションです。
自分よりはるかに重い物体とぶつかったときのシミュレーションです。
自分とまったく同じ重さの物体とぶつかった場合のシミュレーションです。
「リソース」からこのコースに出てくるスライドをPDFでダウンロードできます。数式をじっくり追いかけるときに使ってください。
本コースは物理学の中でも、最も基本的な「ニュートン力学」という理論を学んでいくコースです。ニュートン力学は物理学者のアイザック・ニュートンが確立したとても有名な理論です。
斜面を転がる石や空から降ってくる雨などの自然現象、サッカーボールやドローンなどの身近な物体、さらに月や惑星などの天体まで動く物体に幅広く成り立つ強力な理論がニュートン力学です。
本コースでは理論の部分をアニメーションを見ながら理解できるようになっています。学校の教科書や参考書などに載っている図は、なんだか抽象的で分かりづらいですよね。抽象的に描かれた静止画とにらめっこしていても、なかなか何が起きているかイメージすることは難しいのです。
そこで本コースではアニメーションの動きを見て、何が起きているかを具体的に頭の中にイメージすることができるようになっています。そしてニュートン力学がどういう考え方で組み立てられているかを直感的に理解できます。
本コースでは、次の内容を学べます。
■ 物体の動きを数学的に表現する方法
■ ニュートン力学の理論の中心となる3つの法則
■ 物理エンジンとプログラミングで、パソコンの中で仮想的な実験を行う方法
親しみやすいアニメーションで楽しみながら理論を学びましょう。ニュートン力学をしっかりと身につけることで、身のまわりで起きる現象に対する視野が広がり、驚くはずです。
理論を一通り理解したら、今度はパソコンを使って仮想的な実験を行ってみます。本コースでは Unity というゲーム開発ツールを使って実験を行います。Unityには物理エンジンと呼ばれる機能が入っていて、難しい部分は自動で計算してくれるので、現象の本質的な部分だけに集中することができます。自分で手を動かして実験してみることで、より一層深く理解が進むはずです。
実験用のプログラムはダウンロードできるので、いろいろな条件を試して遊んでみてくださいね。