作用反作用 その5  M-44      No189        2010年2月11日(木)

 

0  力を発見するには

1  もののどこに, どんな力がはたらいているかを発見することが力学の学習のはじまりです.

  しかし, 力学の問題集や学力検査などでは, 物体にはたらく力や力の一部が図示されていて, それに関係する力の大きさが問われるというのが, 一般です.

2  対象になっている物体がどうなるか, 静止を続けるか， 動き出すか，などを検討するには, まず, この物体にはたらく力を描きださなければなりません. 

3  力の発見方法の一つとして＜なぜこつ＞という方法があります．対象になる物体を，目を瞑って，手で触ります．物体の周囲を手で撫でていって，コツッと, 何かにぶつかったら，そこで物体に力が加わっている，というのです．予備校で教えられていたといいます．

  ただし，地球上のすべての物体には重力がはたらいています．この力は, 地球が物体に, 直に触れていなくても(触れていても）はたらいています. 当面これは例外とでもしておきましょう. 　　

　目では見逃してしまうかもしれないものを，手で確認するというのが，この方法の優れた点です．問題にしている物体を，手でも確認する，という意味で重要です．　

4　机の上の物体が横から斜めに紐で引かれていて，静止しています．この物体にはたらいている力を描いてみましょう.

  まず，重力です．つぎに，物体を撫ぜていくと，手は紐にぶつかります．物体は紐から引かれています．次に，机です．机から力を受けています．どんな力であるかは，まだわかりません．　　

　解答．物体の重心から重力を描きます．紐の線を作用線として, 紐から引かれる力を描きます．この２力を合成します． 机から受ける抗力はこの合力とつりあっているはずです．この抗力を描きいれます．これが正解です．　

 

蛇足

1　抗力を垂直抗力と摩擦力に分けて描くのが，習慣になっています．

　斜面の上で静止している物体にはたらく力を描いてもらうと，多くの人が，図のような3つの矢印を描きます．この3力にはどのような問題点があるでしょう．

2　第一，1つの机(斜面)から2つの力を受けるというのが，おかしいとは思いませんか．　

　1つのものからは, 1つの力を受けます．なぜこつを思い出してみましょう．

　正解図を描いておきます．このつり合いの図を美しいとは思いませんか．　

3　図書館で＜初等物理シリーズ１　力と運動＞宮台朝直(ミヤダイトモナオ)著(倍風館 1987年) という本をみつけました. その中に, 斜面上の物体にはたらく力の図が写真のように描かれていました. 他所(千葉物理以外)の人が描いた図として, 私が初めて見たものです. 北大の先生です．　

4  あるとき，1人の生徒から抗議が出ました.“1つの物体から1つの力を受けるというけれど， 地面に置かれた物体は，地球から重力と抗力の2つの力を受けるではないか”というのです．　

　生徒はヤルモノです．仕方なく，些かの説明をしたものです．抗力は分子による一種の電気力で，重力，つまり万有引力とは別ものだからネ, とか何とか…．電磁気を学ぶまではお預けです.

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掲示板	石井信也

斜面上の物体	斜面上の物体にはたらく力
正解図	物体に働く力