自然界の様々な力は、４つの力のどれに還元されますか？

自然界に働く力は全て、(1)万有引力、(2)電磁気力、(3)強い力（中間子に関連）、(4)弱い力（中性子に関連）の４つの力に還元できると聞きました。しかし、実際に自然界で発生している力を考えてみると、さっぱりわからなくなってしまいました。

例えば、以下の力は、上記の４つの力のどれによるものなのでしょうか？

１．慣性力（飛んできたボールがガーンと頭に当たる力）
２．水圧（上下方向は万有引力？　では、横方向の力は？）
３．風圧
４．筋力（例えばジャンプするときの力）
５．爆発力（火薬の場合と原子爆弾の場合）
６．表面張力
７．遠心力

No.2 ベストアンサー 回答者： shkwta 回答日時： 2005/07/24 20:39

１：電磁気力。

ボールが頭に力を及ぼすというのは、ボールの原子と頭の原子が近づいたとき、エネルギーが上昇することに基づきます。
２：電磁気力。１と同じで、水分子が近づくとエネルギーが上昇します。
３：電磁気力。空気の分子が物体に衝突しているので、１と同じです。
４：電磁気力。筋タンパク（アクチン、ミオシン）の特定の部位に働く分子間力です。
５：爆発力を爆発のエネルギー源と解釈すると電磁気力。
火薬の場合は、原子の結合が組み変わることによって、組み変わる前と後の差に相当するエネルギーが放出されるものです。原子の結合はすべて電磁気力です。
原子爆弾の場合は、核分裂エネルギーの主要部分は、大きな正電荷をもつ原子核が核力に打ち勝って割れ、正電荷同士の斥力によってエネルギーが放出されると解釈されます。
６：表面張力は、分子間力が原因だから電磁気力です。
７：＃１様の説明の通り見かけの力で、回転系から慣性系に座標変換すると消えます。

強い力、弱い力を日常生活で実感することはありません。万有引力以外で日常体験する力はすべて電磁気力です。
化学結合とか分子間力といっているものはすべて電磁気力です。つまり、物体が接触して伝える力は電磁気力です。ロープの張力、バネの力、空気圧、筋力、摩擦力、抗力、応力、物体の衝突など。

この回答へのお礼

ていねいでわかりやすいご回答ありがとうございました。

お礼日時：2005/07/25 07:36

No.4 回答者： apple-man 回答日時： 2005/07/25 06:28

No.1の慣性だけ４つの力のどれにも

当てはまりません。

ガーンと頭に当たった時には
電磁気的にな力がボールを構成する
原子からから頭を構成する原子に
伝わっていますが。

慣性により運動エネルギーが保存
される原理はまだ不明です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2005/07/25 07:47

No.3 回答者： onakyuu 回答日時： 2005/07/24 21:36

私たちが日常、目にしている現象のほとんどすべては重力と電磁気力

で説明が付きます。
kobareroさんは万有引力とよんでいますが、一般相対性理論での等価
原理（下記ＵＲＬ参照）を考えると、重力とよんだほうがよいです。
それゆえにJosquinさんのいう「見かけの力」も重力に含めます。

原子核と電子が電磁気力の相互作用で原子・分子を構成しているわけ
なのですが、大雑把に言うとミクロなスケールでは電磁気力が、大き
なスケールでは重力が効いてきます。
たとえば、１のサッカーボールの場合、サッカーボール自体の形の変
化は電磁気力ですが、サッカーボールの慣性力は重力そのものです。
前者はサッカーボールの材料（分子組成）によって変わりし、後者は
質量に変わることを考えると理解しやすいかもしれません。
車が急には止まれないのは、電磁気力のせいでなく重力のせいなので
すが、実際のブレーキは電磁気力の効果というわけです。

ということで２と３は重力と電磁気力両方が関わっているのです。
４、５、６のミクロな効果については電磁気力です（原子爆弾は除く）。

この回答へのお礼

分析的な解説をしていただき、大変ありがとうございました。

お礼日時：2005/07/25 07:47

No.1 回答者： Josquin 回答日時： 2005/07/24 19:13

１，７は見かけの力で、実際の力ではありません。

２、３、４、６は分子や原子が元の位置からずれることによる電磁気力。
５の爆発力というのは定義がわかりません。風圧とは違うのでしょうか？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2005/07/25 07:34