ケプラーとニュートンの法則の違い

ケプラーの法則とニュートンの法則の主な違いは、ケプラーの法則が太陽の周りの惑星の運動を記述しているのに対し、ニュートンの法則は物体の運動とそれに作用する力との関係を記述していることである...。

ケプラーの法則とニュートンの法則の大きな違いは、ケプラーの法則が太陽の周りの惑星の運動を記述しているのに対し、ニュートンの法則は物体の運動とそれに作用する力との関係を記述している点である。

物体の運動に関する物理化学では、ケプラーの法則とニュートンの法則が非常に重要である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ケプラーの法則とは 3. ニュートンの法則とは 4. 横並び比較-ケプラーの法則とニュートンの法則を表形式で 5. まとめ

ケプラーの法則は何ですか？

ケプラーの法則とは、ヨハネス・ケプラー（1609-1619）によって記述された一連の法則である。この法則は、太陽の周りの惑星の運動を記述しています。この一連の法則は、コペルニクスの天動説を修正し、その円軌道と現在の車輪を楕円軌道に置き換えたものである。さらに、惑星の速度の変化も説明できる。このケプラーの法則のセットには、次の3つの法則がある。

惑星の軌道は、太陽が2つの焦点のうちの1つに位置する楕円である。
惑星と太陽を結ぶ線分で、等間隔で同じ面積を掃き出す。
惑星の公転周期の2乗は、公転半長軸の長さの3乗に比例する。

ケプラーは、火星の軌道を計算することによって、惑星の楕円軌道を指摘したのである。この計算から、太陽系の他の惑星も楕円軌道を描いていることを推論したのだ。さらに、ケプラーの第2法則により、惑星は太陽に近づくと通常より速く移動できるという説が確立された。ケプラーの法則の第3法則によると、惑星は太陽から遠くなるほど公転速度が遅くなり、その逆もまた然りである。

図01：ケプラーの第二法則

さらに、ケプラーは最初の2つの法則を使って、惑星の位置を時系列で計算した。この方法では、ケプラー方程式と呼ばれる超越方程式を解くことになる。惑星の天心位置の極座標を時間と共に計算する過程では、平均運動の計算、平均異常の計算、離心率異常の計算、真異常の計算、天心距離の計算の5つのステップを経て、天心距離を計算します。

ニュートンの法則は何ですか？

ニュートンの法則は、物体の運動とそれに働く力の関係を記述した3つの法則のセットである。この運動の3法則は、1687年にアイザック・ニュートンが定式化したものである。彼はこれらの法則を用いて、多くの物理的な物体やシステムの運動を説明し、研究した。

図02：アイザック・ニュートン

3つの法則とは、次のようなものです。

第一法則：物体は、外力が作用しない限り、静止しているか、一定の速度で動き続ける。
第二法則：物体の運動量の変化率は、加えられた力に比例する。質量の一定した物体に対して、物体に働く正味の力は、物体の質量に物体の加速度を掛けたものに等しい。
第三法則：ある物体が第二の物体に力を及ぼすとき、第二の物体は第一の物体と同じ大きさで反対方向の力を及ぼします。

さらに重要なことは、このニュートン3法則が200年以上にわたる実験手法と観測によって確認され、日常生活のスケールとスピードにおいて優れた近似値であると考えられていることである。