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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

gooドクター

A 回答 (4件)

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。
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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.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。
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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

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)。
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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

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?
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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

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