親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

2力がつりあっているときは、これら2力は1つの物体に働いているが、作用と反作用はそれぞれ別の物体に働く力である。したがって、作用と反作用がつりあうと考えてはならない。

この説明で、【別の物体に働く力である】、とうい意味がわかりません。
また作用と反作用はつりあってはいけないのでしょうか??
物体ってつながって一つの物体だし??
また、つりあう時、つりあわない時があるってことでしょうか?

説明全体がよくわかりません。

A 回答 (5件)

No1です。


>「2力がつりあっているときは、・・・」で始まっているのに最後に、「がつりあうと考えてはならない。」でおわっています。矛盾していて、まだ理解できていません。すいません

・2力がつりあっているときは、これら2力は1つの物体に働いている
・一方、作用と反作用はそれぞれ別の物体に働く力である
・したがって、作用と反作用がつりあうと考えてはならない

で、理解できますか?
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この回答へのお礼

上記、3行の説明がとても分かりやすく、理解できました。
多分、この説明をもとに、過去の回答がスムーズに理解できると思いました

お礼日時:2012/10/06 20:46

根本的なところで依然ひっかかっていらっしゃるようなので…



「つりあう力」というのはひとつの着目物体が受ける複数の力についてのみ用いられる表現であるとわりきって下さい。したがって,

りんごが受ける力

みかんが受ける力

つりあうはずはないのです。

もし,りんごとみかんが接触して押し合っているとき
りんごがみかんから受ける力

みかんがりんごから受ける力

作用反作用の関係にあり,
(1)同一作用線上
(2)逆向きで
(3)大きさが等しい
わけですが,(1)~(3)がつりあう2力の条件と同じなので,多くの方が勘違いをします。しかし,この「お互い様」の2力を「つりあう」といってはいけないのです。
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この回答へのお礼

NO1~No5の皆さま、ご丁寧な回答ありがとうございました。
ようやく理解できまたした。多分・・・(笑)

自分なりの結論です。

壁を手で押している状態考えた時、
(1)手に着目 → 【手の押す力】と【壁からの抗力】はつりあっている
(2)壁に着目 → 【壁の押す力】と【手からの抗力】はつりあっている
(3)手の力(作用)、壁の力(反作用)が発生 → つまり複数の物体間に作用反作用が働いてる
(4)ただし(3)に関してつりあいとはいわない

この認識でよいでしょうか?
最後に、ご指摘いただけるとありがたいです

お礼日時:2012/10/06 20:43

>同じ直線状にないということでしょうか?だとすると回転しちゃう??



作用と反作用は同一の作用線上にありますから。

>つりあっていなくても、作用と反作用が成り立つという認識でよいのでしょうか??

成り立ちます。

ようは、リンゴはリンゴで運動方程式を、机は机で運動方程式を立て、
それぞれリンゴに働いている力、机に働いている力をその運動方程式に入れますが、
その時に互いに及ぼし合ってる力があれば符号をかえてそれぞれの運動方程式に入れろというのが作用反作用の法則です。
加速度が0でなければつりあいは成立していませんが、作用反作用の法則は必ず成立するというのが運動の第三法則です。

つりあっているというのはこのそれぞれの運動方程式の中で力が相殺されて消える事を言いますが、作用と反作用は別々の運動方程式に含まれる力なので、相殺されることがありません。だからつりあいではないのです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
ベクトルを相殺していくと、最終的に残ったベクトルが
作用と反作用で離れた位置にあるという事でしょうか

やはり図がないと文章だけでは理解できないので、
私の頭では無理っぽいです・・・

お礼日時:2012/10/06 17:36

>また作用と反作用はつりあってはいけないのでしょうか??



これは言葉の意味の問題ですが、物理(力学)で力がつりあうと言ったときは、

『ある一つの物体に働いている力の(ベクトル的な)合計がゼロ』

という意味です。

なので、作用と反作用は常に大きさは等しく向きが逆ですが、作用点がそれぞれ別の物体上にあるので『つりあいではない』ことになります。

作用と反作用は近接している物体を考えると混乱しがちですが、その時はまず離れた二つの物体間に働く力を考えてください。

たとえば地球と月は万有引力で引き合っています。このとき、『地球が月を引く力(作用点は月)』と『月が地球を引く力(作用点は地球)』が作用と反作用で、互いに大きさが等しく向きが逆ですが、この場合はつりあっているとは言いません。実際、仮に月が地球のまわりを回転していないとしたら、万有引力で互いに引き合ってやがて衝突します。こんな場合でも作用と反作用の関係にある力は常に大きさが等しく向きが逆です。

つぎに近接するものとして机の上にリンゴを乗せてみます。

リンゴの運動を考える時はリンゴに作用する力のみを考えます。リンゴには重力と机からの力(垂直抗力で作用点はリンゴ上)が働いており、この二つの力がつりあって静止しています。

次に机の運動を考えると、机にはリンゴからの力(作用点は机)と重力、床からの垂直抗力が働いており、この三つの力がつりあうことで静止しています。

これらの力の中で、『机からの力(垂直抗力で作用点はリンゴ上)』と『リンゴからの力(作用点は机)』が作用反作用の関係にあり大きさが等しく向きは逆ですが、作用点が机とリンゴで異なっており、つりあっているとは言いません。

この回答への補足

ご丁寧にご説明ありがとうございます!
「作用と反作用は常に大きさは等しく向きが逆」というのは
同じ直線状にないということでしょうか?だとすると回転しちゃう??

補足日時:2012/10/06 15:06
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この回答へのお礼

つりあっていなくても、作用と反作用が成り立つという認識で
よいのでしょうか??

お礼日時:2012/10/06 15:08

>この説明で、【別の物体に働く力である】、とうい意味がわかりません。



机の上に1Kgのおもりがあると、おもりは机を1Kg重の力で下に押します。つまり、机に下向きの1Kg重の力Aが加わっているわけです。この反作用として、机はおもりを上向きに1Kg重の力Bで押します。
このAとBが作用反作用の関係です。Aは机にかかる力で、Bはおもりにかかる力。「べつの物体に働く力」です。

>また作用と反作用はつりあってはいけないのでしょうか??

「力がつりあう」という言葉の意味をどう理解していますか?
「ある1つの物体に働く複数の力のベクトルの和がゼロになる」=「つりあう」です。力が加わっているのに合計すると加わっていないのと同じことになると言うこと。

この回答への補足

【別の物体に働く力である】に関して、
分かりやすい説明で理解できました!

つりあいに関しては、
「2力がつりあっているときは、・・・」で始まっているのに
最後に、「がつりあうと考えてはならない。」でおわっています。
矛盾していて、まだ理解できていません。すいません

補足日時:2012/10/06 15:01
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Q滑車に掛かる張力(左右の張力は等しい/異なる?

滑車にかかる張力についてお伺いします。

添付の図面をご覧下さい。上段の図において、二つの物体(青)の加速度を求める、という典型的な物理の問題を想定下さい。この場合、「二つの張力Ta, Tbは同じ(Ta = Tb)」として考え、Ma = Ta ….(1)  ma = mg – Tb…(2) と二つの運動方程式を立てて加速度、さらに張力が求まります。

ここで疑問に思いました。

(Q1)これら二つの張力が同じである、ということの、前提条件というか根底は何なのでしょうか。よく、一本の糸だからそれに掛かる力の合力はゼロに
なるのでどこでも張力が等しい、ということを物理の時間に聞いたことがあるのですが、納得しがたくおもっています。と言いますのも、図にありますように、滑車の端部の
糸にもTa、Tbが掛かっているため、糸内では合力はゼロになります。また、他の物理の問題で、添付図の下段のように、滑車の両端の糸に掛かる張力が異なる、という前提条件の問題で、それらの張力を求める、という問題も多々ありますし、むしろ滑車に関わる問題ではそちらの方が主流ではないかと思います。こういった問題を目にして、「どういうことが理由で、滑車の両端の張力が等しい、等しくない、が決まるのか」、を知りたいと思いました(滑車と糸の間の摩擦がゼロ、とか、滑車の質量や慣性モーメントがゼロ、など)。どうかご教示頂ければと思います。

私は滑車と糸の間の摩擦がゼロだと両端の張力が等しい、というように考えているのですが、明確に物理的にしっかりと理由を述べることができずに悩んでおります。

また、ここから新たな疑問となりますが、「糸の間の摩擦がゼロだと両端の張力が等しい」というのは、つまり下段の図で申し上げますと、Tc – Td = f (friction) = 0
ということですが、摩擦がゼロでない場合、Tc = Td = fとして、ここから回転の運動方程式を立てるときに新たな疑問が生じました。

(Q2)
I: 滑車の慣性モーメント
α: 滑車の角加速度
r:滑車の半径
Mf:摩擦によるトルク

としますと、回転の運動方程式は、反時計回りを正とすると、
Iα = rTc – rTd – Mf

となるのでしょうか、

それとも、摩擦によるトルクだけが回転をもたらしていると考え、
Iα = -Mf

でしょうか。

この疑問が生じた理由は、ある滑車に関する問題で、解き方の中に摩擦によるトルクに関する記述はなく、単純に
Iα = rTc – rTd
とされていたからです。

TcとTdが同じでないならば、摩擦があるはずですが、この運動方程式に含まれていません。
なぜなのでしょうか。それとも、、「糸の間の摩擦がゼロだと両端の張力が等しい(摩擦があるからこそ、両端の張力は異なる)」というのは誤りなのでしょうか。

基本的なことと思いますが、物理の問題を解くときに、一体全体、どの問題では、張力はどこも同じと考えるのか、それぞれ異なると考えるのか、どう対処していたらいいのかわからず、困っております。図の上段のような問題は力学の問題でも比較的学び始めの頃に登場し
その際は滑車について触れていないのが、力学の後半になって滑車が登場し、突如張力が両端で異なると、解答で出始めたの
で混乱しております。混乱しているため、整理し切れていない、言葉がおかしい点などあるかと思いますが、もしそのようでしたら、
修正しますので、ご指摘下さいますと幸いです。

どうぞ宜しくお願い致します。

滑車にかかる張力についてお伺いします。

添付の図面をご覧下さい。上段の図において、二つの物体(青)の加速度を求める、という典型的な物理の問題を想定下さい。この場合、「二つの張力Ta, Tbは同じ(Ta = Tb)」として考え、Ma = Ta ….(1)  ma = mg – Tb…(2) と二つの運動方程式を立てて加速度、さらに張力が求まります。

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※ 話が面倒になるので、以下、糸の質量は無視し、糸と滑車は滑らないとします。

>つまり、物理の問題で、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」
>という文言があれば、滑車両端の張力は等しいとして問題を解く

どうもどこかズレているようですが、滑車を考える場合、滑車の機能からして回転しない滑車を考えると言うのはナンセンスです。したがって、滑車と糸との間に摩擦がなければ滑車は回転しないので、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」という文言が入っている出題というのは考えずらいです。(世の中広いので、存在するのかもしれませんが。)このため、普通の出題であれば、滑車の運動を無視するために「軽い滑車」とか「滑車の質量を無視する」などと書いてあるはずです。

さて問題はここからですが、以下ではつりあっている場合を除き、滑車と重りが運動している場合だけに話を限ります。

滑車と糸の間に静止摩擦が働いていると、この静止摩擦は滑車を回転させる仕事をして滑車の角速度をあげ、エネルギーを滑車に与えます。ところが、滑車の慣性モーメントが0であるとすると、いくら回転速度をあげても回転の運動エネルギーは0のままですから、結局は静止摩擦力は仕事をしない、つまりは、滑車と糸の間の静止摩擦力は0であるという結論になってしまいます。しかし摩擦力が0では滑車は回りません。これは妙ですね。

なので、この場合、慣性モーメントが厳密に0と考えてはいけないのです。慣性モーメントは非常に小さい値で、ごくわずかの摩擦力が滑車と糸の間に働いている。それでも慣性モーメントが非常に小さいために、ごくわずかの摩擦力でも有限の大きさの角速度が得られている、ということです。この場合、糸の張力も左右でごくわずか異なっています。

しかしながら、これらの量がごくごく小さい値のものであれば、0と近似しても大過ないでしょう。こう考えて解いているのが「軽い滑車」とか「滑車の質量を無視する」という問題で、結果として出てくる両側の糸の張力が等しいとか、左右の重りだけで力学的エネルギーが保存するとかいうのは、これらの微少量を除いた近似の結果です。

発端になったのはこのQAのようですが、

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7353908.html

ここでは質量を無視した滑車で重りだけでは力学的エネルギーが保存しないので摩擦だということになっています。しかし、滑車と糸の静止摩擦の場合、その仕事は滑車の回転の運動エネルギーに転換されるだけなので、慣性モーメントが無視されるこの場合は不適当です。この場合の考えうる摩擦は、糸が滑ることによって生じる動摩擦か、軸の回転に伴う摩擦です。

※ 話が面倒になるので、以下、糸の質量は無視し、糸と滑車は滑らないとします。

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どうもどこかズレているようですが、滑車を考える場合、滑車の機能からして回転しない滑車を考えると言うのはナンセンスです。したがって、滑車と糸との間に摩擦がなければ滑車は回転しないので、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」という文言が入っている出題というのは考えずらい...続きを読む

Qばねの作用反作用の問題が解説を読んでもよくわかりません。

物理初心者にもわかるように説明していただけないでしょうか?フックの法則や作用反作用の法則は理解しているつもりだったのですが。 下のリンクに問題を載せておきます

http://imgur.com/diYBqt7.jpg

Aベストアンサー

まず、作用・反作用の法則で気をつけなければならない事は、
「作用」と「反作用」は別々の物体に働くと言うことです(^^)
上の図(ばねの左端が壁に取り付けてある図)では、ばねの左端は壁を右向きに引っ張っています・・・つまり、これは、「壁」が受けている力です。
この力の「反作用」は、壁が「ばね」を左向きに引っ張る力ですね(^^)・・・「ばね」が受けている力です。
ここまで確認して、じゃあ、どうして、ばねは動き出さないのでしょう?
それは、ばねにぶら下がっているおもりがばねに及ぼす力(右向き)と、壁がばねに及ぼす力(左向き)がつり合っているからですね(^^)
つまり、言い換えると、おもりがばねを引く力と壁がばねに及ぼす力は、大きさが同じで向きが反対って事ですね(^^)
・・・ここで、混乱しないでくださいね、この2力は作用・反作用の関係にはありませんね。

じゃあ、今度は、ばねの両端に同じおもりをつるした場合です。
何故ばねは動き出さないのでしょう?
それは当然、右側についているおもりがばねに及ぼす力と左側についているおもりがばねに及ぼす力がつり合っているからですね(^^)

ここまで確認して、まとめてみます(^^)
(上の図の右側についているおもりがばねに及ぼす力)=(下の図の右側についているおもりがばねに及ぼす力)
これは、当たり前ですね。
じゃあ、上の図でも下の図でも、ばねは静止したままですから、
(上の図の壁がばねに及ぼす力)=(下の図の左側についているおもりがばねに及ぼす力)
・・・この力は、右側についているおもりがばねに及ぼす力と同じ大きさで向きは反対のはずですね(^^)

つまり、上の図と下の図では、一見状態が違うように見えるのですが、
力の関係だけ見ると、実は同じ状態なんですね(◎◎!)

ここまで分かってしまったら、上の図のばねと下の図のばねの伸びは同じになる事が理解できるのではないでしょか?

参考になれば幸いです(^^v)

まず、作用・反作用の法則で気をつけなければならない事は、
「作用」と「反作用」は別々の物体に働くと言うことです(^^)
上の図(ばねの左端が壁に取り付けてある図)では、ばねの左端は壁を右向きに引っ張っています・・・つまり、これは、「壁」が受けている力です。
この力の「反作用」は、壁が「ばね」を左向きに引っ張る力ですね(^^)・・・「ばね」が受けている力です。
ここまで確認して、じゃあ、どうして、ばねは動き出さないのでしょう?
それは、ばねにぶら下がっているおもりがばねに及ぼす力(右向き...続きを読む

Q水に二酸化炭素がとけると酸性になるわけ

理科の時間に、水素イオン(H+)があると酸性
水酸化物イオンOH(-)があるとアルカリ性
と習いました。
二酸化炭素が水に溶けると酸性という事も習いました。
二酸化炭素はCO2ですよね。
水素イオンH+がないのに、どうして酸性を示すのですか?
もしかして、あほな質問だったらごめんなさい。(;_;)
疑問に思って…。
よろしくお願いします。m(__)m

Aベストアンサー

簡単に説明しますと、もともと水の中には水素イオンと水酸化物イオンの両方が存在していてその偏りによって、つまり水素イオンの割合が多くなると酸性に、水酸化物イオンの割合が増えるとアルカリ性になる、ということです。
 ここで、二酸化炭素を溶かすと水の中で炭酸イオン[(HCO3)-]というものになります。イオン式を見ての通り、これは二酸化炭素に水酸化イオンを加えたものですね。つまり水の中の水酸化物イオンが使われたということです。
 そうなると水素イオンの割合が水溶液中で増えるので、酸性になるということです。
 質問を見ると、おそらくburukunnさんは中学生だと思います。高校になるとこの辺のことを詳しく習うと思うので。あと、小さなことでも疑問をもつことはいいことですよ。だから恥ずかしがることはないと思います。
 ではでは。

Q温度が上がると気圧は下がる?気圧の意味

温度が上がると気圧はどうなるのでしょうか?
http://www.youtube.com/watch?v=CLvuNAhGX_8
この動画を見て天気のことを勉強させていただいていました。

すると温度が上がると気圧がさがると言っているのですが
これはあっていますか?

僕のイメージでは
空気には目に見えない粒子があり、それが飛び回っていて、
気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?


少しひっかかるのは、袋があるとし、その袋の中から外に押しているのが気圧ですか?
それとも、外から中に教えているのが気圧ですか?

教えてください。

Aベストアンサー

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空気は上方に逃げて行く為,気圧が下がって低気圧になっているように見えます。
2.夏の太平洋では,昼夜の平均で見れば,陸地よりも海水の方が温度が高く,その為蒸発量も海域の方が遙かに多くなります。湿った空気と乾いた空気を比べると,湿った空気の方が遙かに軽くなります。このため海域の空気は大きく膨張し対流を起こしますが,上昇できる高さには制限があります。上昇範囲の最高高度を『圏界面』と呼び,圏界面より下の対流可能な範囲を『対流圏』と呼びます。夏の太平洋では,膨張した湿った空気の勢力は四方八方へも広がります。これが太平洋高気圧の正体です。台風は,太平洋高気圧の周辺部の,気流の乱れやすい地域(陸地からの冷気と接触する部分)で発生します。
3.冬の陸地は対流(大気大循環のシステム)によって,偏西風帯が南下してくる為,冷気団を抱え込むことになります。海域では日射が弱まる為,夏ほどには高気圧が発達しません。その関係で日本付近には冷気が強く吹き出してくる訳です。

それから,『気圧』の定義についてですが,1.のような容器内ではなく,自由空間での圧力を考えます。『1平方cmあたりの地表面における空気の重さ』或いは『君の肩に掛かる1平方cmあたりの空気の重さ』と定義します。平均的な地表面付近の気圧=1気圧=1013hp はご存じでしょう。

気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?

密閉容器内ではそう言う考え方も出来ます。別の考え方として,
密閉容器内では温度が高くなると,空気分子の熱運動エネルギーが高まり,分子同士の衝突が激しくなって,その結果として気圧が高くなる。逆に,冷えると運動エネルギーを失って気圧が下がる。・・・と考えます。
夏の太平洋高気圧は,非常に大きな密閉容器内での,大量に水蒸気を含んだ(熱エネルギー量の大きい)空気分子の「振る舞い」と,陸地での冷却・乾燥した大気の「振る舞いの結果」と理解しましょう。
解りにくい部分があったら,補足で質問してね。

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空...続きを読む

Q高校力学 定滑車における糸の張力

こちらは高校三年生です。

糸の張力を考察するときに、「糸の質量を無視する」とあると、運動方程式において糸の重力と加速度×質量の部分が無視できるので糸の張力は糸のどこでも一定だとできるという記述を目にしました。

「ma=T-T'-mg」  →「0=T-T'」 ⇔ 「T=T'」 (糸の質量をm、両端に張力T・T'が働いているケース)

そこで質問二つ質問があります。
(1)定滑車の場合では糸についての運動方程式はどのような形になるのでしょうか? (ここでは、天井に定滑車をつるして糸をかけています)
定滑車と糸の間には垂直抗力が働き、それらを考慮して運動方程式を立てたのですがこの場合でT=T'(両端での張力が等しい)という結果が出せません...

(2)重さの無視できる定滑車に働く合計の張力は2Tであるというのも、運動方程式から導き出せないのでしょうか?このときも糸と滑車の接している面全体に働く垂直抗力を考えると、訳が分からなくなってしまいました。

摩擦については無視していますが、ある時にどうなるのかもよかったら教えてください。.
その他の条件、糸の伸び縮みなどはどの条件をどのように定めれば良いのか分からないのでもしあったらそれも含めて教えてくださると助かります。

もしも、運動方程式とはまた別のアプローチで「張力はどこでも一定」、「滑車には2Tの力が働く」のふたつを証明できるならばそれを教えてくださっても大丈夫です。

冬休みなので先生に会えなくて質問が出来ないので、投稿させていただきました。不足な点がありましたら教えてくださいm(_ _)m

こちらは高校三年生です。

糸の張力を考察するときに、「糸の質量を無視する」とあると、運動方程式において糸の重力と加速度×質量の部分が無視できるので糸の張力は糸のどこでも一定だとできるという記述を目にしました。

「ma=T-T'-mg」  →「0=T-T'」 ⇔ 「T=T'」 (糸の質量をm、両端に張力T・T'が働いているケース)

そこで質問二つ質問があります。
(1)定滑車の場合では糸についての運動方程式はどのような形になるのでしょうか? (ここでは、天井に定滑車をつるして糸をかけています)
定滑車と糸の間に...続きを読む

Aベストアンサー

>摩擦力による回転運動への影響はが滑車の両端の張力による滑車の回転軸のまわりのモーメントによって
>代表されるという意味だと解釈したのですが大丈夫でしょうか?

この文章を読むかぎりはそれでいいと思います。
実際に滑車をまわす力は糸に沿って働く摩擦力なのですが、
問題を解くときはそれは忘れてしまって滑車の両側の張力で考えればいいということです。

>その際に垂直抗力は位置ベクトルと平行なベクトルだからモーメントが0になり回転運動には関与しないということですか?

位置ベクトルを「回転中心と作用点を結ぶベクトル」に書き換えればそのとおりです。
(一般には回転中心が原点にあるとは限らない。)
振り子の運動で糸の張力が振り子運動に寄与しないのと同じです。

>自分は垂直抗力はこの場合では糸が滑車を押しつけている力の事を言っているのですが間違っていますか?

これは半分正しいです。
本質には関係ありませんが、垂直抗力は「糸が滑車を押しつけている力」の反作用です。

ただ、本質的には問題がないので力の理解に少し問題があったようですね。
このご質問では糸の張力を考えていますので、糸に沿って働く力を扱う必要がありました。
なので、この場合に糸に垂直に働く垂直抗力は直接は関係がありません。
(動摩擦や静止最大摩擦のように糸に沿った力が垂直抗力に比例する場合には間接的に関係してくる。)
なのに垂直抗力が出てくるので、どうも読んでいて違和感がありました。

>摩擦力による回転運動への影響はが滑車の両端の張力による滑車の回転軸のまわりのモーメントによって
>代表されるという意味だと解釈したのですが大丈夫でしょうか?

この文章を読むかぎりはそれでいいと思います。
実際に滑車をまわす力は糸に沿って働く摩擦力なのですが、
問題を解くときはそれは忘れてしまって滑車の両側の張力で考えればいいということです。

>その際に垂直抗力は位置ベクトルと平行なベクトルだからモーメントが0になり回転運動には関与しないということですか?

位置ベクトルを「回転...続きを読む

Q作用反作用について

力が作用すると,反作用の力が生じますが,
なぜ反作用の力が生じるのでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 作用・反作用と言いはしますが、片方を作用と見た場合は、他を反作用と呼んでいるだけで、立場を変えれば逆の呼び方になります。力は必ず二つセット・反対向きで生じるということで、作用と反作用対等なんですね。

 なぜ反作用が生じるかですが、物事を観察した結果の経験則で、原理です。作用・反作用は、ニュートンの力学では第三法則(原理)とされています。理論を作るに当たって、説明抜きに事実として受け入れるものを原理といいます。つまり「なぜそうなるのか?」に答はありません。もしかすると今後、物理学が発展すれば、さらに詳しく説明することができるかもしれませんが、今のところ、説明できないものであるままです。

 しかし、なぜ「反作用」というものを考えたかの説明はあってもいいですね。それならあります。

 極端な例の一つとして、地表に置かれた静止している物体を考えてみます。物体には、もちろん重力で下に引かれる力がかかっています。ニュートン(やガリレイ)の考え方としては、物体に力がかかれば、加速度を生じるはずです。でも静止したままです。

 静止しているということは、物体にかかっている力を全部考えたら、合計して0になるはずです。そこで、物体は重力で下に引かれているが、それと同じ大きさの力で上に押されていると考えれば辻褄が合います。その力は物体と地面が接する場所で生じていると考えると分かりやすく、地面が物体を上向きに押しているということになります。

 重力により物体にかかる力を作用とすれば、地面が物体を押し返す力が反作用ということになります。二つがキャンセルし合うので物体は静止したままでいいことになります。

 もう一つの極端な例として、無重力の宇宙空間に浮かんだ物体を手で押すとしましょう(押す人はどこかに固定されているとする)。物体はどこに接しておらず、従ってどこかから反作用を受けそうにありません。すると、どんなに重い物体でも手で押した速さで進んでくれそうです。

 しかし、宇宙ステーションの紹介映像などで分かるように、そうはなりません。軽いものは楽に押せますが、重いものは思う通りに押すのは大変です。

 手で押す力を作用と考えると、このときの反作用は加速度から生じています。ニュートンの第二法則では、「F=ma(力=質量×加速度)」となっています(これも原理で説明抜き)。同じように押すとするというのは、加速度が同じということです。それに必要な力は質量をかけたものになりますから、重いものほど強い力で押す必要があるのです。物体が押されて加速すること自体が反作用になるわけなんですね。

 こういう考え方は、ちょっと奇妙な感じがします。この他に、「静止と等速直線運動は同じ」と考えたりします。普通に考えれば、動いているものと止まっているものは違いますよね。また、「同じ速さで真っ直ぐ走っている列車に乗っている人からすれば、動いているのは地面である」と考えたりもします。どれも奇妙な考え方です。列車に乗れば動いているのは自分だと、普通は思いますもんね。

 これは、ニュートン力学が理論としてうまく成立するためには、そういう考え方をしましょうということなんです。そういう考え方は常識と合わない奇妙なもののようでいて、しかし破たんが生じるわけではないし、そのほうが使う数式が簡単になったりします。

 力学を勉強し始めると、「ガリレイもニュートンも、何言ってんだ?」ということがいろいろあるんですが、そこを辛抱して勉強を進めると、「ああ、なるほど、こうしたいから、そう考えておこうということか」となってきます。

 作用・反作用と言いはしますが、片方を作用と見た場合は、他を反作用と呼んでいるだけで、立場を変えれば逆の呼び方になります。力は必ず二つセット・反対向きで生じるということで、作用と反作用対等なんですね。

 なぜ反作用が生じるかですが、物事を観察した結果の経験則で、原理です。作用・反作用は、ニュートンの力学では第三法則(原理)とされています。理論を作るに当たって、説明抜きに事実として受け入れるものを原理といいます。つまり「なぜそうなるのか?」に答はありません。もしかすると今後...続きを読む


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