F _MASTER'S EYE

浸透圧

力とは

力とは何でしょう?…いきなり難しい質問ですが、しかしこのイメージから出発すべきなのです。さぁ考えてみてください。



力の概念とその発生場所

力とは物体を動かすことのできるものです。物理の問題(ばね)に戻るでは、その力は一体どういうときに発生するのでしょうか?まずは図1をご覧下さい。

図 1: 念を送る手
念を送る手

念を送っています…これが3時間ほど送り続けると…何と台の上のエンピツが触れてもいないのに!!!…何て絶対に動くはずないんです。そうです!つまり離れていては力は働かないのです!

つまり力は接触してはじめて働くものなのです。いいですか?もう一度言いますよ?力は接触点に働くのです。

図 2: 直接触れると…
直接触れると…

2のように直接エンピツに接触するとエンピツが動きますよね。この瞬間に手からエンピツに力が働いているのです。

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働く力の方向

では今度はエンピツを小球に変えて考えてみましょう。図3では力はどちら方向へ働くでしょうか?

図 3: 力の働く方向を考える
力の働く方向を考える

まずは力がどこに発生しているのかを考えて見てください。力が働く場所は接触点でしたよね?だから図4のところとなります。

図 4: 力の働く場所
力の働く場所

力の方向はその接触点から、物体に対して垂直な方向となります。ですから

図 5: 力の働く方向
力の働く方向

5のようになります。右方向に手による力$ F$と地面から上方向に「垂直抗力」という力$ N$が働いています。

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接触しなくても働く力

…ところで賢明な皆さんだったら気付いたでしょうか?先ほど言いましたよね?力とは「物体を動かせるものだ」と。

物体には右方向に$ F$の力が働いているので、これで右に動くことは簡単に理解できます。しかし上方向にも$ N$の力が働いていますので、このままでは上にも動いてしまいますね。…しかし日常生活における感覚により、ただ横に押すだけでは絶対に上に動くことがないことは分かると思います。そうです。何か接触してないにも関わらず下向きにかかっている力があるということです。

でもこの力は今まで生きてきた中で何度も耳にしてますよね。「重力」です。

図 6: 重力も書き込む
重力も書き込む

とりあえず小球の質量を$ m$[kg]とすると、重力は$ mg$と書くんだなぁ…程度で結構です。重力は力の例外で、接触しなくても働きます。方向は常に地球向きです。通常は地面方向ですね。以上で「浸透圧」を考えるのに必要な力の描き方は終了しました。でもまだ続きますよ〜♪

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Copyright (C) F_Master All rights reserved. 更新 Monday, 21.05.2012 10:44 pm

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