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!

よぉ、桜木建二だ。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いんだが、物理学をやる上では大事な部分だ。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くぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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!

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6つの力を聞いて「あれ?遠心力は?」と感じた人はいるか?そう感じた人はいい疑問を抱いているといえるな!

では、なぜ遠心力が6つの力の中に入っていないかというと遠心力というのは重力由来の力なので重力の中に含まれているんだ。さっき重力のところであった説明は細かく言うと万有引力に関する説明なんだ。実は重力というのは万有引力と遠心力が合わさったものを指しているんだ。

遠心力の具体的な説明については6つの力とは少しズレてしまうのでここでは省略するが興味のあるやつは自分でも調べるといいぞ!

#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!/

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