こんにちは。今回は力と重さについて学んでいきたいと思います。
突然ですが、力と聞いて、何を思い浮かべますか？
パンチするときの威力だったり、魔法の強さだったり…というゲーム上の言葉として考える人が結構いるんじゃないかとおもうのですが、理科ではちゃんと”現実世界の何を力と呼ぶのか”決まっています。
力とは、物体の動きを変化させる能力のことです。
この変化とは
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運動の様子を変える
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物体の形を変える
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物体を支える
の3つに大別されます。
例えば、野球をしているとき、投げたボールがバットに当たるとき、ボールの形が変化して、ボールの進む方向を変化させます。これはボールに対してバットを介して力がはたらいているということです。
次に、輪ゴムをもっているときに、どこか適当な二カ所を持って引っ張ると、輪ゴムは元の長さよりも長くなります。これは、物体の形が変わっているので、力がはたらいているということになります。
「野球はボールを遠くに飛ばしているから、確かに力がはたらいているかもしれないけど、輪ゴムは殆ど力なんてかかってないじゃないか」
と思うかもしれませんが、輪ゴムが勝手に伸びたりすることが出来ない(自力で伸びることが出来ない)ということは、弱いとはいえ輪ゴム以外のところから力がはたらいているという事なのです！
物体を支えるというのはどういう状況かというと、例えば荷物を手に抱えて保持しているとき、常に「重さ」を感じると思います。ここで手を離すと、物は地面に落ちますね。
ということは、「地面に落ちるという運動をしているはずのものを、支えることで落ちないように運動の様子を変えている」という風に解釈できるので、物体を支えるという事は力がはたらいているのです。
このように、些細な至る所で力がはたらいている事が分かっていただけたかと思います！
力がどのようなものなのかを説明したところで、重力について説明していきたいと思います。
重力って言葉では聞いたことがあると思いますが、ピンとはこないですよね。
これは、一言でいうと「地球の中心から引っ張られる力」です(厳密には違いますが)。
地球が物を地面に引き寄せる力が重力というものです。これは地球上に存在するものすべてに常にはたらいています。
んーでも、地面に引き付ける力なんて感じないし、はたらいている感じがしないな~
と思うかもしれません。そんなときは、こうやって考えてみましょう。
ボールを地面に対して水平に投げてみると、ボールは投げた方向に進んで、投げた方向の逆に進みだすことはありませんね。
一方、真上に同じボールを投げてみると、ボールはいずれ方向を変えて地面に落ちてきます。
これ、もし地面方向に力が掛かっていなかったら、ボールは地面に戻らずにずっと上を目指して飛んで行っちゃうはずですよね。
これが重力があるということを示しています。当たり前のことのようで、意外と奥深いと思いませんか？
さて、力そして重力について説明しましたが、これらの表し方についてまだ説明していませんでした。
まず、力の大きさをニュートンといい、単位は(Newtonの頭文字より)Nと表します。
このニュートンですが、100gのものにはたらく重力を約1Nとして覚えて下さいね。(厳密には0.98Nくらいですが、中学校では約1N(1N)でOKです！)
例えば、5kgのものにはたらく重力は100gのときの50倍(100g×50=5000g=5kg)となるので、約50Nです。
重さと力は比例しているので、重さが2倍,3倍になれば力も2倍,3倍になります。
100gは1Nと勉強しましたが、これはどこで測っても同じなのでしょうか？
答えは違います。いや、地球で測る場合に関してはそうですが(厳密には、地球上の場所で微妙に異なりますが、約1Nであることは変わらない)、他の場所では違います。たとえば月です。
月にも重力がありますが、それは地球の1/5程度です。
どういうことかというと、地球で100gのものをばねばかりで測定すると1Nとなりますが、そのまま月に持っていって測ってみると、0.2Nと示すということです。
なので、重さというのは「物体に働く重力の大きさ」を示しているものということが出来ます。
一方で、質量という言葉があります。これは、そのものの存在している量の事です。地球でも月でも、100gという質量の値は変わっていませんね。
この違いははっきりさせておくと良いでしょう！
最後までお読みいただきありがとうございました。
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