この記事では「力のはたらき・大きさ・表し方・力の三要素」について、登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」の授業をもとに記事にまとめたぞ。

動画の初めで、とある男さんは「理科の中でも苦手な子の多いところだ」とコメントしている。覚えることも多いが、動画を参考にしながら頑張っていこう。

ライターのオノヅカユウともに、動画の内容をわかりやすく解説していく。

ライター/小野塚ユウ

この記事の「とある男が授業をしてみた」×「ドラゴン桜」のコラボ記事執筆を担当。自身も大学での研究経験を活かし、現役講師として活動している。

登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」とコラボ!

今回の記事は、人気講師YouTuberの再生回数43万回の授業をもとにまとめています。

また、これらの動画の内容もふくまれています。ほかにも中学生・高校生向けのわかりやすい授業が多いので、ぜひ見てくださいね。

力のはたらき

まずは力のはたらきを3つおさえましょう。

1.物体の形を変える
 (例)輪ゴムをのばす

2.物体の運動のようすを変える
 (例)バレーボールでボールをスパイクする

3.物体を持ち上げたり支えたりする
 (例)ダンボール箱を持ち上げる

接していなくても力がはたらく?

ダンボールを持ち上げたり、バレーボールをスパイクしたり、輪ゴムを延ばすときには必ず手や腕がそれぞれの物体とふれあい、力を伝えています。ところが、力の中には物体同士が接していなくてもはたらくものがあるんです。

とある男さんは、「磁石の力」「電気の力」を例として挙げていますね。

磁石のくっつきあう面を触れないように近づけていくと、一方が引き寄せられるように動くことがありますが、これがまさしく”接していないのにはたらく力”だということになります。

摩擦力

物体同士が接している面で、運動を妨げようとする力を「摩擦力(まさつりょく)」といいます。摩擦力は、動こうとしている方向と逆方向にはたらくような力です。

たとえば、手のひらをぐっと机に押し付けて前に滑らそうとすると、なかなか動きません。手のひらと机の接している面に摩擦力がはたらき、手のうごきを妨げてしまうのです。

\次のページで「重力」を解説!/

重力

物体を持ち上げてから手をはなすとどうなるでしょうか?当たり前のように、地面に落ちてしまいますよね。なぜ落ちてしまうのか…これは、物体が地球に引っ張られているから、と説明されます。

物体は地球の中央に向かう方向の力を受けているんです。手をはなすと物体を支える力がなくなるため、落ちてしまうのですね。この、地球の中心に向かって物体が引っ張られている力のことを「重力(じゅうりょく)」といいます。

力の大きさを表す[N]

重力や摩擦力を含め、この世にはいろいろな力が存在します。力の大きさの単位は「N(ニュートン)」1Nの力は、100gの物体にはたらく地球上の重力とほぼ同じです。

簡単な計算をしてみましょう。1200gの物体にはたらく重力の大きさはいくつでしょうか?

100gの物体で1Nの重力ですから、1200gであれば12倍の12Nとなります。また、同じ物体を月へもっていき、月に引っ張られる力の大きさをはかれば、その大きさは地球上の6分の1になるため、2Nです。

image by Study-Z編集部

力とグラフ

2本目の動画では、力をグラフであらわす練習をします。ばねを使った実験の問題を考えてみましょう。

2つのばね(AとB)におもりをつけ、ばねの伸びの大きさを計測します。おもりは一つ20g。つまり、おもりを一つつけると、ばねに0.2Nの力が加わることになります。

(1) AとBのグラフを書こう

(2) AとB、変形しやすいのはどっち?

AとBそれぞれに実験し、動画内のような数値が計測されました。この情報をもとにグラフを書いてみましょう。

image by Study-Z編集部

グラフを書く際には、でているすべての計測結果をグラフ用紙に点で書きます。それぞれの点をすべて線で結んだ線を書きたくなるところですが…ここでポイント!線を書くときには、打った点のちょうど真ん中くらいを通るような直線を一本だけ定規で書いてください

AとBで変形しやすいばねはどちらでしょう?同じ重さのおもりをのせたとき、たくさん伸びている方のばねが変形しやすいので、答えは『A』ですね。

2つ目の問題のグラフも、先ほどの問題のグラフも、右上がりの直線になっていることが分かります。ここから、ばねののびと力の大きさには「比例関係」があるということがわかるでしょう。

image by Study-Z編集部

このばねを1wp_のばすのに必要な力は何Nでしょうか?

「ばねののび=1wp_」のところをグラフ上から探すのは大変ですが、よく見ると「ばねののび=10wp_」のときにちょうど「5N」の力が必要なことが読み取れます。

ここから、1wp_ばねをのばすのに必要な長さは、10wp_の時の5分の1…0.5Nだということが分かるのです。

このばねに300gのおもりをつるすと、ばねののびは何wp_でしょう?

先ほどの問題で、「0.5N=50gのおもりがばねを引っ張るとき1wp_のびる」ということが分かっているので、300g分のおもりの時には6wp_となりますね。

さらに、200gのおもりをつるしたときのばねの長さは何wp_かを考えてみましょう。

答えは12wp_。ばねののびた分は4wp_ですが、いまは「ばねの長さ」を聞かれているので、もともともの8wp_の長さを加えなければなりません。

最後の問題もよく出てきます。あるおもりをこのばねにつるしたら、ばねの長さが16wp_になりました。このおもりは何gでしょう?

もともとばねは8wp_ですので、おもりをつるして伸びた分は16wp_-8wp_=8wp_となります。では、8wp_分このばねをのばすおもりはどれくらいか…もう皆さんなら答えられますね。

力を”矢印”であらわす

3本目の動画では、力を矢印で表す方法を学びます。

力を矢印を使った図で表すには、3つの要素が必要です。

1.力のはたらく点作用点

2.力の向き

3.力の大きさ

\次のページで「質量と重力」を解説!/

以上の3つがわかりやすいよう、力を矢印で書いてみましょう。矢印の向きが力の向き、長さが大きさを表すことになります(動画では1Nで1wp_)。矢印の出発点が作用点です。

image by Study-Z編集部

質量と重力

体重30kgの人が月面上で体重をはかると5kgと表示されます。なぜならば、重力の大きさが6分の1だからです。

しかしながら、その人のからだの大きさが6分の1になったりしたわけではありません。からだをつくっている成分の量は何一つ変わっていないはずです。場所が変わっても変化しない量を「質量(しつりょう)」といいます。

上皿てんびんばねばかりを月面にもっていって実験できたとしたら、どのような違いが出るでしょうか?

上皿てんびんに300gの鉄球をのせてつり合わせるには、地球上だと300gの分銅が必要です。これを月面で行うとすると、そちらでも地球上と同じく300gの分銅が必要になります。
なぜならば、鉄球にかかる重力が小さくなったのと同じだけ、分銅にかかる重力も小さくなっているからです。

同じ月面で、ばねばかりに300gの鉄球をぶら下げたとします。地球上では、ばねばかりが3Nの力の大きさを示しますが、月面ではどうでしょう?
こちらは地球上の6分の1!0.5Nになります。鉄球にかかる重力が小さくなるからです。

次のおすすめ動画はこれ!

「はたらき・大きさ・表し方・力の三要素」はわかりましたか。もし引き続きこのテーマに関心がある場合、次の動画で「圧力」を学ぶと一層理解が深まります。

力の”矢印”をイメージできるようになろう!

力についての基本事項を学習した今回の記事。盛りだくさんの内容でしたが、どれもとても大切で、よくテストにも出てくる内容です。教科書やドリル、プリントの問題をたくさん解きましょう。

特に最後の問題のようなものは、どれだけ物体にはたらく力をイメージできるかが勝負になります!日ごろから時間をみつけて、少しでも身の回りの力について考えてみてください。

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理科

3分でわかる力のはたらき・大きさ・表し方・力の三要素!登録者数95万人人気講師がわかりやすく解説

この記事では「力のはたらき・大きさ・表し方・力の三要素」について、登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」の授業をもとに記事にまとめたぞ。

動画の初めで、とある男さんは「理科の中でも苦手な子の多いところだ」とコメントしている。覚えることも多いが、動画を参考にしながら頑張っていこう。

ライターのオノヅカユウともに、動画の内容をわかりやすく解説していく。

ライター/小野塚ユウ

この記事の「とある男が授業をしてみた」×「ドラゴン桜」のコラボ記事執筆を担当。自身も大学での研究経験を活かし、現役講師として活動している。

登録者数95万人の人気講師YouTuber「とある男が授業をしてみた」とコラボ!

今回の記事は、人気講師YouTuberの再生回数43万回の授業をもとにまとめています。

また、これらの動画の内容もふくまれています。ほかにも中学生・高校生向けのわかりやすい授業が多いので、ぜひ見てくださいね。

力のはたらき

まずは力のはたらきを3つおさえましょう。

1.物体の形を変える
 (例)輪ゴムをのばす

2.物体の運動のようすを変える
 (例)バレーボールでボールをスパイクする

3.物体を持ち上げたり支えたりする
 (例)ダンボール箱を持ち上げる

接していなくても力がはたらく?

ダンボールを持ち上げたり、バレーボールをスパイクしたり、輪ゴムを延ばすときには必ず手や腕がそれぞれの物体とふれあい、力を伝えています。ところが、力の中には物体同士が接していなくてもはたらくものがあるんです。

とある男さんは、「磁石の力」「電気の力」を例として挙げていますね。

磁石のくっつきあう面を触れないように近づけていくと、一方が引き寄せられるように動くことがありますが、これがまさしく”接していないのにはたらく力”だということになります。

摩擦力

物体同士が接している面で、運動を妨げようとする力を「摩擦力(まさつりょく)」といいます。摩擦力は、動こうとしている方向と逆方向にはたらくような力です。

たとえば、手のひらをぐっと机に押し付けて前に滑らそうとすると、なかなか動きません。手のひらと机の接している面に摩擦力がはたらき、手のうごきを妨げてしまうのです。

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