みんなは力の種類について意識したことはあるか?

実際の生活ではなかなか意識する機会はなのですが、物理学をやる上では大事な部分です。今回は実際のケースから6種類の力について1つ1つ見ていく。

今回はライターの四月一日そうと一緒に見ていきます。

ライター/四月一日そう

物理が大好きな理系大学生ライター。また、現役の塾講師でもありほぼ毎日高校生たちに物理の自然法則をシンプルで分かりやすく教えている。今回のテーマである力という概念は物理の根幹とも言える部分なのではっきり、シンプルに、丁寧に説明していく。

どんな力があるの?6つの力を一挙公開!

image by iStockphoto

皆さん、力といえば何を思い浮かべますか?人が筋トレで重いものを持ち上げたり、野球のバッターがボールを遠くへ飛ばしたりするのを想像する人もいるでしょう。しかし物理学で扱う力という概念はちょっとだけ見方が違います。まず今回考えるのは離れてても働く力なのか、触れていないと働かない力なのかということです。どうしてこういう分け方をしたのかというと実際に物理の問題を解くときに力をそのように分けることができればグッと解きやすくなるんですね。

それぞれ3種類ずつあります。それではまず、離れていても働く力からみていきましょう。次の3つです。

重力   磁力   電気の力

触れていないと働かない力は次の3つですね。

垂直抗力   摩擦力   弾性力

それでは次からこの6つの力について詳しく見ていきましょう!

#1 重力

まずは重力から一緒に見ていきましょう。重力という言葉は皆さん聞いたことがあると思います。ものが落下するときに働くものという認識の人も多いかもしれません。おおよその認識はそれで正解です!

ただ、重力の正体は地球が物体を地球に引き寄せる力です。この力が働いているから私たちは地球にとどまっておくことができるわけですね。力学の問題を考えるときにも重力は地面に垂直な向きに働きます。結構忘れがちな力なので最初に重力を考慮する癖をつけておくといいでしょう!

#2 磁力

次は磁力ですね!磁力というのは磁石を近づけた時に働くのが身近に磁力を感じる事ができると思います。ただの石なのに近づけると力を発生させるなんて不思議だとおもいませんか?それでは磁力の正体とは一体なんなのか一緒に見ていきましょう!

電流が流れたときには磁界が発生します。その磁界に働く力が磁力という訳です。したがって磁力というのは電流に由来する力だったわけですね。ただ、磁石のもつ磁力はこれでは説明できていません。磁石がなぜ磁力をもつのかというと、電子の回転が関係しています。電子が原子核の周りを回転するのですが、そのときに特殊な状態で電子が原子核の周りを回転するとしましょう。そのときの電子の回転が電流のような振る舞いをするので磁力が発生するというわけですね。

#3 電気の力

電気の力

image by Study-Z編集部

離れていても働く力、ラストは電気の力です!電気の力といえば静電気で髪の毛が逆立ったりするのが想像できますね!それではなぜ電気の力が発生するのでしょうか?それには電荷というものが関係しているんです!

電荷にプラスとマイナスの2種類が存在します。プラスの電荷とマイナスの電荷は同じ種類の電荷は反発しあい違う電荷は引きつけ合うという特徴を持っているのです。普段はプラスとマイナスがバランスよく存在しているので電気の力は目には見えないのですが、なにかの拍子にプラスの電荷とマイナスの電荷のバランスが崩れたとしましょう。そのときに崩れたバランスを元に戻そうとして電気の力が発生する訳です!

さて、補足ですがこの電気の力の大きさというのは画像の式で求めることが出来ます!q1、q2というのはプラスの電荷、マイナスの電荷のそれぞれの大きさです!rというのは電荷同士の距離を表しています。この式から電気の力というのは電荷の大きさに比例し、電荷の距離に反比例するということがわかりますね!

\次のページで「垂直抗力」を解説!/

#4 垂直抗力

次からは触れていないと働かない力です。まずは垂直抗力からみていきましょう!垂直抗力というのは簡単に言うと重力に対抗する力です。もしこの力がなかったとする場合、私たちはずっと地球の奥深くにのめり込んだ状態になってしまいます!

具体的に説明すると私たちが地面に立っていたとしましょう。そうすると私たちは重力によって地面に力を加えている状態になっています。このとき垂直抗力によって地面も私たちを押し返しているのです。それによって重力と垂直抗力が打ち消しあって私たちが地面の上に止まっていられる訳ですね!当然、重力と打ち消しあっている訳ですから大きさは重力と同じ大きさで押し返しています。

#5 摩擦力

次は摩擦力についてです!摩擦力については聞いたことある人も多いかもしれません。

摩擦力というのは動いている物体の邪魔をする力と考えることができます。例えばものが転がりだしてもしばらく転がれば勝手にとまりますよね?これは摩擦力が滑っている方向とは逆に働き続けたためといえますね。

逆に摩擦力がないと転がる物体にかかる力がないので慣性の法則に従ってずっと転がり続けることになるのです。そうなると動いてる車がブレーキを踏んでも動き続けることになるので困ってしまいますね!

摩擦力はどんな地面の上で運動するかで大きさがかなり変わってきます。車にブレーキをかけたときに普通のアスファルトならすぐ止まれますが、雪の上だと滑ってなかなか止まれないこともありますよね。この時の滑りにくさを表す数値を摩擦係数といいます。0から1までの数字で表されて1に近づくほど滑りにくくなるという訳です。

#6 弾性力

最後は弾性力です!弾性力というのは重力や摩擦力と違って聞いたことの無い人もおおいんじゃないでしょうか?弾性力というのは簡単に説明すると物体が元に戻ろうとする力のことです。

例えばバネで説明してみましょう。まず、バネを引っ張ります。次にバネを離したらバネは元に戻っていきますよね。バネは静止した状態から動く訳ですから加速度を持ちます。加速度を持つということは力が働いているということですね。その時の力を弾性力といいます!

自然界の力

これまで6つの力を全部みてきました。これで自然界にある力は全てこの6種類に分類できます!

今回の記事は6種類の力を紹介、説明する記事だったのでそれぞれの大きさの具体的な計算方法やどうやって問題を解くかまでは踏み込みませんでした。しかし、問題を解く上でもこの6種類の力の分類出来ているということが前提なのでしっかりと今回やったポイントを押さえておきましょう!

" /> 「力の種類」全部言える?6つの力の種類を理系ライターがわかりやすく解説! – Study-Z
物理物理学・力学理科

「力の種類」全部言える?6つの力の種類を理系ライターがわかりやすく解説!

みんなは力の種類について意識したことはあるか?

実際の生活ではなかなか意識する機会はなのですが、物理学をやる上では大事な部分です。今回は実際のケースから6種類の力について1つ1つ見ていく。

今回はライターの四月一日そうと一緒に見ていきます。

ライター/四月一日そう

物理が大好きな理系大学生ライター。また、現役の塾講師でもありほぼ毎日高校生たちに物理の自然法則をシンプルで分かりやすく教えている。今回のテーマである力という概念は物理の根幹とも言える部分なのではっきり、シンプルに、丁寧に説明していく。

どんな力があるの?6つの力を一挙公開!

image by iStockphoto

皆さん、力といえば何を思い浮かべますか?人が筋トレで重いものを持ち上げたり、野球のバッターがボールを遠くへ飛ばしたりするのを想像する人もいるでしょう。しかし物理学で扱う力という概念はちょっとだけ見方が違います。まず今回考えるのは離れてても働く力なのか、触れていないと働かない力なのかということです。どうしてこういう分け方をしたのかというと実際に物理の問題を解くときに力をそのように分けることができればグッと解きやすくなるんですね。

それぞれ3種類ずつあります。それではまず、離れていても働く力からみていきましょう。次の3つです。

重力   磁力   電気の力

触れていないと働かない力は次の3つですね。

垂直抗力   摩擦力   弾性力

それでは次からこの6つの力について詳しく見ていきましょう!

#1 重力

まずは重力から一緒に見ていきましょう。重力という言葉は皆さん聞いたことがあると思います。ものが落下するときに働くものという認識の人も多いかもしれません。おおよその認識はそれで正解です!

ただ、重力の正体は地球が物体を地球に引き寄せる力です。この力が働いているから私たちは地球にとどまっておくことができるわけですね。力学の問題を考えるときにも重力は地面に垂直な向きに働きます。結構忘れがちな力なので最初に重力を考慮する癖をつけておくといいでしょう!

#2 磁力

次は磁力ですね!磁力というのは磁石を近づけた時に働くのが身近に磁力を感じる事ができると思います。ただの石なのに近づけると力を発生させるなんて不思議だとおもいませんか?それでは磁力の正体とは一体なんなのか一緒に見ていきましょう!

電流が流れたときには磁界が発生します。その磁界に働く力が磁力という訳です。したがって磁力というのは電流に由来する力だったわけですね。ただ、磁石のもつ磁力はこれでは説明できていません。磁石がなぜ磁力をもつのかというと、電子の回転が関係しています。電子が原子核の周りを回転するのですが、そのときに特殊な状態で電子が原子核の周りを回転するとしましょう。そのときの電子の回転が電流のような振る舞いをするので磁力が発生するというわけですね。

#3 電気の力

電気の力

image by Study-Z編集部

離れていても働く力、ラストは電気の力です!電気の力といえば静電気で髪の毛が逆立ったりするのが想像できますね!それではなぜ電気の力が発生するのでしょうか?それには電荷というものが関係しているんです!

電荷にプラスとマイナスの2種類が存在します。プラスの電荷とマイナスの電荷は同じ種類の電荷は反発しあい違う電荷は引きつけ合うという特徴を持っているのです。普段はプラスとマイナスがバランスよく存在しているので電気の力は目には見えないのですが、なにかの拍子にプラスの電荷とマイナスの電荷のバランスが崩れたとしましょう。そのときに崩れたバランスを元に戻そうとして電気の力が発生する訳です!

さて、補足ですがこの電気の力の大きさというのは画像の式で求めることが出来ます!q1、q2というのはプラスの電荷、マイナスの電荷のそれぞれの大きさです!rというのは電荷同士の距離を表しています。この式から電気の力というのは電荷の大きさに比例し、電荷の距離に反比例するということがわかりますね!

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