第12回　力の正体①　力とは何か

黒沼 電蔵
物理の教鞭をとっている
変なひと

どけぃ、小僧。わしに任せたまえ。

もちろんじゃ。この程度の机なら、指一本で十分じゃよ。
ふおぉぉぉぉぉぉぉぉ！！！！

失礼な！ ちゃんと力は加えておる！

物体に力がはたらいていても、必ず動くとは限らないの！！　はぁはぁ。
そもそも、「力」とは何なのか。そこから教える必要がありそうじゃの。はぁはぁ。

あー、だめじゃ。くらくらする。
ちょっと、座っていい？

机の上にあるボールを押すと、どうなるかな？

では、転がっているボールを横から押したら？

その通りじゃ。物体に力がはたらくと、物体の運動の状態が変化することがある。
たとえば、次のような変化じゃ。

• 止まっている物体が動き始める
• 動いている物体が速くなる
• 動いている物体が遅くなる
• 物体の進む向きが変わる

次に、スポンジを手で押すとどうなるかな？

ばねを引っ張れば？

そうじゃの。力には物体の形を変えるはたらきもある。
物体に力がはたらいたからといって、必ず動くとは限らんのじゃ。

うむ。力の主なはたらきは、次の2つに整理できるのじゃ。

• 物体の運動の状態を変える
• 物体の形を変える

同じボールでも、軽く押したときと強く押したときでは、動き方が違うじゃろう？

では、右向きに押した場合と左向きに押した場合は？

その通り。力は、速度や変位と同じベクトル量じゃ。
そのため、力は矢印を使って表す。

力を表す矢印には、3つの大切な意味がある。

・矢印の始点：力の作用点（物体に力がはたらいている点）
・矢印の向き：力の向き
・矢印の長さ：力の大きさ

力の大きさは、ニュートンという単位で表す。単位の記号は \(\mathrm{N}\) じゃ。

イギリスの科学者、アイザック・ニュートンに由来しておる。

ただし、質量と力は別の物理量じゃ。単位を混同しないように注意するのじゃぞ。

• 質量の単位：\(\mathrm{kg}\)
• 力の単位：\(\mathrm{N}\)

高校物理では、さまざまな力が登場する。まずは、どのような力があるのかを見てみよう。
物体の動きと矢印の向きに注目するのじゃ。

この６つが、高校の力学で扱う代表的な力じゃよ。

うむ。力は、大きく次の2種類に分けられる。
触れてはたらく力と離れてはたらく力じゃ。

離れてはたらく力には、重力、磁石による力、電気の力があるぞ。

その通りじゃ。

うむ。
力ははたらいていても、反対向きに別の力がはたらいていることがある。
それらの力が互いの効果を打ち消し合えば、物体の運動の状態は変化しないのじゃ。

物体にはたらく力を考えるときは、次の順番で整理するとよい。

1. 注目する物体を一つ決める
2. その物体の周囲に何があるか確認する
3. 何が物体に力を加えているか考える
4. 力の向きと作用点を矢印で表す

そこが曖昧だと、別の物体にはたらく力まで一緒に描いてしまうからの。

今日のポイントを整理しておこう。

複数の力を、同じはたらきをする1つの力にまとめることを力の合成というのじゃ。

今こそ、わしと波多野さんのラブパワーを１つに合成するとき！！
今こそ！！
ふぉぉぉぉぉぉぉぉ。

あ…。
ちなみに、1つの力を2つ以上に分けることを力の分解という。

わしと波多野さんの間に入り込む光井くんを、ここから分解するとしよう。