物理読み物18　  力　M-57   No215    2010年6月17日(木)

 

  力の概念は当然のことながら, 人間の感覚に由来しています. 私たちの遠い祖先は, 獲物を運んだり, 石を積んだり, 槍を投げたり, 樹を倒したりするような生活経験の中から, 力ということについては, 十分な理解を得ていました.  力を比べたり, 力を測ったりすることはもちろんのこと, やがて, 力の大きさを予測することも出来るようになりました. 古代の巨大な建築物の数々は, 当時の人々の力に関する知識のゆたかさを物語っています.

  私たちはものに力を加えることができます. ものに直に手を触れて, 押したり, 引いたりすることで, ものに力を加えることができます. 時には, ものを紐で縛って, その紐を引くことで, ものに力を加えることができます. 人の代わりに家畜を使うこともできます．しかし, いずれにしても, ものに力を加える時には, そのものに＜直に触れること＞が必要です. そのものには, 直に触れているものが力を加えているのです. ですから, ものを紐で縛って, 紐を人や家畜が引く場合に, ものに力を加えているのは, 人や家畜ではなくて紐であるということが大切です.  力を物理的に理解するには，このことがとても大切なのです。

  地球上の全てのものに重さがあります. 手で感じられない空気にも重さがあるということ, 水素にも重さがあるということ(水素には軽さがあると思っている生徒がいます)をしっかり教えることが大切です. ものに重さがあるということは, 地球がものを引いているといことです. このことは, 上に述べたことと矛盾しています. 地球はものに直に触れていないのに, ものに力を加えているということになります. 地球がものを引く力(重力)は， 当面，例外としておきます. 電気や磁気の力も, 重力と同じく例外としておきます. この例外は, 後で場の概念が導入された段階で, 修正されて，例外ではなくなります.

  アインシュタインは小さいころ, 直に触れていない磁石が鉄を引きつけることを不思議に思った, という「お話」があります.

  見えないものや, 見えないはたらきを, 見えるようにするのが, 自然科学の手法の一つです. 見えない力は, それを見える矢印で表すことにしました. すべてのものに重力が働いているのですから, すべてのものに重力の矢印を描いて…頭で描いて見てください. 重いものには大きな矢印を, 軽いものには小さな矢印を, そのものの中心あたりを始点にして描きます. 壮大な矢印の世界が出現しましたか.

  次に, 今, 着目しているものは, 直に触れている他のものから力を受けているのですから, その力を思い描いてみてください.

  机の上の茶碗は机から, 絵の額は吊るしている紐から, 椅子は座っている子ども，及び床から, という具合です. この力はものとものとが触れあっている所から，描くことにしましょう。

　ここで, 視点を変えると，別の力が見えてきます. 上の例では, 机は茶碗から, 紐は額から, 子どもは椅子から, 床は椅子から(子どもからではない!),　力を受けているということです. これらの例でわかるように, 二つのものが直に触れているとき, 二つのものはお互いに力を加えあっていることになります. 力は相互作用だというのは, こういうことです. 力は必ずペアで現れます. そしてこのペアの力は同じ大きさなのです．これを作用反作用の法則といいます．

  力に関するくわしいことは，物理の授業で習得してください。