力学

力とはどこに発生するのか

力とは何でしょう？…いきなり難しい質問ですが、しかしそもそも力学は力を考えてこその力学なのです。ですから、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。

力とは

力とは物体を動かすことのできるものです。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。「運動方程式の形」に戻りますか？

**図 1:** 念を送る手摩擦力の場合分けに戻りますか？

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。力のつり合いへ戻ります。

**図 2:** 直接触れると…

図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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大玉で考える

では今度はエンピツを大玉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

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の赤くなっているところとなります。（少々大きめに描いているのは、接触点とピッタリにするとどこに働いているか明確に分からないからです。）

**図 4:** 力の働く場所

力のかかる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

図5のようになります。右方向に手による力と地面から上方向に「垂直抗力」という力が働いています。力の単位は[N]（ニュートン）と言います。

…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。

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ちょっとした疑問

物体には右方向に[N]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。

当然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

とりあえず大玉の質量を[kg]とすると、重力は[N]と書くんだなぁ…程度で結構です。(図の垂直抗力N[N]がちょっと接触点からずれていますが、と重なってしまうのであえてずらしています)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。

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