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力の種類とはたらき

重力・弾性力・摩擦力・垂直抗力・磁力・電気力の用語を答えられ、ふれ合ってはたらく力と離れていてもはたらく力を区別し、身のまわりの場面でどの力がはたらいているかを判定できる

前提

中学までに習ったことだけで始められます。

説明

身のまわりの物体にはたらく力には、重力・弾性力・摩擦力・垂直抗力・磁力・電気力(電気の力)などの種類があります。この技能では、それぞれの力の名前とはたらき方を覚え、物体どうしがふれ合ってはたらく力と、離れていてもはたらく力を区別できるようにします。「〜の力を何というか」という問題や、ある場面でどの力がはたらいているかを選ぶ問題に答えられるようになります。

なぜそうしてよいのか

力は、物体の形を変えたり、物体を支えたり、物体の動き(速さや向き)を変えたりするはたらきをもちます。力の名前は「どの物体が、どの物体に、どのようにしてはたらかせているか」で決まります。

多くの力は、物体どうしがふれ合っているところではたらきます。変形したばねやゴムがもとの形にもどろうとして、ふれている物体を押したり引いたりする力が弾性力(弾性の力)です。机の上に置いた物体を、ふれている面が垂直に押し返す力が垂直抗力です。ふれ合っている面と面の間で、物体の動きをさまたげる向きにはたらく力が摩擦力です。これらは、ふれ合いがなくなるとはたらかなくなります。

一方、離れていてもはたらく力もあります。地球がその中心に向かって物体を引く力が重力で、物体が空中にあって地面にふれていなくてもはたらきます。磁石の極どうしが引き合ったりしりぞけ合ったりする力が磁力(磁石の力)、こすった下じきが髪の毛を引きつけるように、電気を帯びた物体どうしの間にはたらく力が電気力(電気の力)です。この 3 つは、間をあけても、間に紙などをはさんでもはたらきます。

手順

  1. 力を受けている物体と、力をはたらかせている物体(相手)を確かめる

  2. 相手とふれ合っているかどうかを確かめる。ふれ合っていれば「ふれ合ってはたらく力」、離れていれば「離れていてもはたらく力」の候補から選ぶ

  3. ふれ合ってはたらく力:変形したばね・ゴムがもどろうとする力は弾性力、面が物体を垂直に押し返す力は垂直抗力、面にそって動きをさまたげる力は摩擦力

  4. 離れていてもはたらく力:地球が物体を引く力は重力、磁石の力は磁力、電気を帯びた物体どうしの力は電気力(電気の力)

  5. 力の向きも確かめる。重力は鉛直下向き、垂直抗力は面に垂直、摩擦力は動き(動こうとする向き)と反対向き

例題

水平な机の上に本を置いたところ、本は静止したままであった。このとき、机の面が本を垂直に押し上げている力を何というか。

例題の解答

手順 1:力を受けている物体は本で、力をはたらかせている相手は机の面です。

手順 2:本と机の面はふれ合っているので、ふれ合ってはたらく力の中から選びます。

手順 3:面が、ふれている物体を面に垂直な向きに押し返す力なので、垂直抗力です。(変形したばねがもどろうとする力ではないので弾性力ではなく、面にそって動きをさまたげる力でもないので摩擦力でもありません。)

手順 5:向きは机の面に垂直で上向きで、本にはたらく鉛直下向きの重力とつり合っています。

答え:垂直抗力

答え:

垂直抗力

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること