作用反作用　石井さんの発表
　作用反作用の法則は力学の基本だが、正しい理解は難しく、誤って教えている教員も少なくない。つりあいとの混同もしばしば見られる。石井さんは、科教協千葉の主張をダイジェストして示してくれた。

作用反作用の法則（科教協千葉の主張）：ものとものとは互いに引き合ったり、押し合ったりする。このとき、二つの力は同時にはたらき、同じ作用線上で向きが反対で、大きさが等しい。

力の三要素：大きさと向きと作用点
力がどちらのものにはたらいているかが重要なので、力を図示するときには作用点を明示しよう。（教育的配慮）

ある教科書に載っている「押し返す、引き返す」という表現にはタイムラグがあり正しくない。作用反作用は同時性が重要である。

作用反作用は力学の原理だから、その因果を説明する必要はない。説明してはいけない。

YPC（その２２）　　M-47   No194   作用反作用　その１　2010年3月18日（木）　　　　　 

 

 

YPC(22回)1月例会三浦学苑高校  2010年1月16日(土) 千葉 石井信也

 

  作用反作用 その1       

 

(1)　中学校 学習指導要領の変遷

昭和22年(1947)(試案) コアカリキュラム

昭和26年(1951)(試案) コアカリキュラム

昭和33年(1958)　

  作用反作用の関係を理解する．

昭和44年(1969)　物体を押したり引いたりするとき，その物体からも力を受けること．

昭和52年(1976)　観察や実験を通して，力の基礎的な性質，2力又は3力が1点に…　

平成元年(1989)  物体に力が働くとき反対向きに  力が働くことにも触れること.

平成11年(1999)  物体に力が働くとき反対向きにも力が働くことに  触れること.　

平成20年(2008)　物体に力が働くとき反対向きにも力が働くことにも触れること.　

(2) 問題点

  作用反作用とつり合いの混同

�@  ＜重力は角柱に及ぼす作用, 垂直抗力はその反作用ということで, 図は運動の第三法則を表すとも考えられます＞ 

　＜もう少し詳しくいいいますと，重力は鉛直下向き，垂直抗力は鉛直上向きで重力の大きさWと垂直抗力の大きさNとは等しく

なっています＞（机の上に置かれた角柱の図  重力にW, 垂直抗力にNと記入, ２図）

�A　力がつりあっていて，どちらにも倒れない．(二人の女生徒が手と手を結んで左右から引き合っている, ３図)

�B  引かれて引き返す, 押されて押し返すという, 説明とタイムラグ．

�C  (力の)方向と向きの区別,

　　方向は同一直線上 あるいは 同じ作用線とするのがよいか．

    direction:方向,方角,方位,方面

    sense:[数](vectorなどが示す相反二方向の一方の)向き

      KENKYUSHA'S NEW ENGLISH-JAPANESE DICTIONARY による

    ［広辞苑 向き:さほどにもないことに本気になること］!

�D  力には3つの要素があります. 大きさと方向と作用点です(インターネット). 方向の内容には向きも考えたいものです.

  学術用語集物理学編には方向や向きの記録がありません.

(3) 作用反作用の法則

�@  広辞苑:二つの物体が互いに力を及ぼし合う時には, これらの力は常に大きさが等しく, 向きが反対である.

�A  NHK物理A:物体Aが物体Bに力を加えると,それと同時にかならず, Aはこれと同じ大きさ, 同じ方向で反対向きの力を

　Bから受ける. Bから力を受けないようにすると, Bに力を加えることはできない.  

�B　米物理テキスト:You cannot touch without being touched.

�C  科教協千葉:

    前段 ものとものとは互いに引き合ったり, 押し合ったりする.

    後段 このとき，二つの力は同時にはたらき. 同じ作用線上で向きが反対, 大きさが等しい. 

　前段が重要です．小学校でも教えられます．　

(4) アンケートとそのまとめ    

 

　お願い

  下の文章を, 物体には＜丸印＞を, 力には＜矢印＞を使って, 図に描いてください. 必要があるときには, いささかのコメントを.

 　　 ≪物体に力が働くとき反対向きにも力が働く≫

 

 この＜文章の表現＞を, １図のようになります.

 “物体に力がはたらくとき”はAで, 全体はB,B'です. 物体が一つ, 力が二つ出てきています. ＜文章の内容＞を図にしようとするとB，B’にCが加わります．この場合には，ある事実を表現しようということになります．つまり, 法則なのです．これを正しく書くと, ＜物体に力が働くとき, 力を加えた物体には反対向きに力が働く＞となります. 作用反作用の法則です．

  こうすると, Bは同じ物体に二つの力がはたらくことになり, このようなことが起きることは一般ではないので×です. B'の矢印は物体にはたらいていないので, 力の矢印とは考えられません. 正解はCです.

  不完全な文章を図にせよ，というので，アンケートには正解というものはありません. “描けません”というコメントがありました．結構です．力は必ずものからものへはたらきます. だから, 作用反作用には, 二つのものと二つの力, が出てきます.

  そうなると, どちらの力が, どちらのものにはたらいているかが, 問題になります. だから, 力の作用点は, その力がはたらいているものの中に, グリグリと書こうという提案をしています.

  “二つの力の, どちらを作用とし, どちらを反作用と呼んでもかまいません” というコメントのある教科書があります. これには同時性が含まれます.  押し返す, 引き返す, という表現にはタイムラグがあります.

  それに, 物理の原理は説明する必要はありません(してはいけません).  積極的に力をはたらかせる機構を記入したい人は, 地球とか, 人とか,手足とかを描いたようです. 押したり引いたりするものが＜丸印＞ではこころもとないのでしょう．物理学(力学)は無機的で, 擬人的な記述はしません.

3図　２力のつりあい？

２図　重力と抗力

１図　力の図示