作用反作用 その6  M-45      No190        2010年2月18日(木)

 

0  帆掛け船

1 “ 問:帆掛け船に扇風機(ファン)を積み, このファンで, 帆に空気をあてたらどうなるでしょう.

  答:船は動きません. 帆を降ろすと, 船は後ろへ動きだします.

  解説:船に乗っている人が, 船の壁を前に押しても, 船は前進しません. それは船にはたらく前向きの力と, 人にはたらく後ろ向の力は作用反作用で同じだからです.

  これと同様, このファンにはたらく力と, 帆にはたらく力は作用反作用だから, 動き出すことはないのです.”

2　この有名な科学クイズを, 以前はよく目にしたものです.

　しかし， 帆掛け船の場合は, 作用反作用ではないのです. ファンと空気, 空気と帆は, それぞれ作用反作用ですが, ファンと帆は作用反作用の関係にはありません.

3  朝生邦夫さんは, 帆をつけた力学台車と, ファンつきの強力マブチモーターとで, この実験をしたところ, 台車は後ろへも, 前へも動き，動かない状態を作ることもできました.

  石井は, 100円ショップで, マニキュア用の＜ザ・扇風機＞というファンを買ってきました. 2個のトレイの1個を舟とし, 1個をこれに縦に貼りつけて帆とし, これにファンを積んで, 水に浮かして実験してみました. 帆とファンの距離で, 船は前進も後退もし, 止まらせておくこともできました.

4  平成1年に発行されたブルーバックスの＜新・パズル物理入門＞(都築卓司著)に，この船の問題がクイズとして出ていました．既に議論し尽くされている問題なので，この期に及んで…というのが驚きでした.

　解答には，“帆かけ舟は後退することはっても，決して前進はしない”とありました．その前に, この理論―理屈を, 十数ページに亙り, 「科学的に解説」しているのです.

　私は装置の写真を付して実験結果を講談社に送りましたが，著者はその本が出た前後に亡くなったということでした．　　　　　

5  ところが, 平成3年文部省改訂検定済， 第一学習社の物理の教科書に, これが問いとして掲載されているのです.

　執筆している大学の先生はじめ, 教科書検定官の不勉強さが伺われます.

6  COSの変更に伴って変わった, 平成10年からの高校物理の教科書(現在使用中のもの)には, さすがに，この種の船の記事はなくなりました.

 

蛇足

1 船中の人は船の一部なのです. 人と船が押し合うのは内力であって, この運動には何のはたらきもしません. この系は, 系以外のものから力を受けなければ, 動き出すことはありません.

  船の人が水に跳び込んだ瞬間, 人と船は＜別物＞となり，お互いに力を及ぼし合います.

  軽い船の中を人が前に歩いて位置を変えると, 船は後ろへ動きます. しかし, 船と人との系の重心は位置を変えません.

2  ＜決して前進はしない＞という誤りを確かめて欲しいと，著者に代わって, 講談社の担当者に実験をして貰いました.　やがて，“船は前にも進んだ” という手紙が来ました. しかし, いろいろな言い訳がましいことが書いてありました. 出版社の一員としての責任を感じないのでしょうか.

 

---