手で壁を押すと、手が壁から押し返されるのがわかります。また、夏、静かな水面でボートから飛び込むとボートは飛び込んだ方向と反対の向きに進みます。このように、力は必ず2つの物体のあいだで、同時に伝わります。2つの力Ａ、Ｂのうち、一方を作用と言い、他方を反作用と言います。どちらを作用といっても、反作用と言ってもよいのです。ニュートンは「作用と反作用とは、一直線上にあって向きが反対でその大きさ … 今回は、『 中学校の理科でも習うので、聞いたことはあるでしょう。 空気を押しても手応えは感じませんね。 あなたが手応えを感じるのは、押したものから押し返されるからです。 このように、押すと押し返され、引っ張ると引っ張られることを『 この法則は、 目次押すと押し返され、引っ張ると引っ張られることが『 もっと物理学らしく言うとこうなりますよ。 ちょっと具体的な例で説明しましょう。 すると、あなたが壁を押すと 図1　作用反作用の関係　 あなたが壁を押す力を「作用」とすれば、壁があなたを押す力が「反作用」になります。 そして、作用の大きさと反作用の大きさは同じです。 あなたが壁を50 N(ニュートン)の力で押せば、壁があなたを50 Nの力で押しますね。 ところで、日常生活では、「わあ、これは作用反作用の法則だ！」って実感しづらいですよね。 ローラースケートやスケボーに乗って壁を押したときぐらいでしょうか。 図2　スケボーに乗って壁を押す 地球上では多くのものが固定されて動かないので、力を一方的にかけていると感じてしまうんですよ。 でもね、宇宙空間に浮いているもの同士なら、作用反作用の法則を体感できるんですよ。 宇宙ステーションの映像でこんなの見たことありませんか？ プカプカ浮いた物体をプカプカ浮いた宇宙飛行士が押します。  さて、作用反作用の関係になっている2力は、「 この3条件は、力のつり合いの条件とそっくりです。 力のつり合いと作用反作用の法則の違いは、ズバリこれです！ 1つの物体に働いていないと、反対向きで同じ大きさでも力がつり合うことはありませんよ。 図3　つり合いの2力とつり合いではない2力 図4　作用反作用の関係にある2力 もっと具体的な例で、力のつり合いの関係と作用反作用の関係を考えてみましょう。 質量 重力加速度を 図5　天井から糸でつるされた質量 物体に働く力は、3ステップで書けましたね。  着目物体をおもり→糸→天井と変えて働く力を書き出すと、こうなりますよ。 図6　おもり、糸、天井に働く力 まず、おもりに着目しますよ。 鉛直上向きを正とすると、力のつり合いの式 次に、着目する物体を糸(質量は無視)に変えますね。 なので、糸に働く力はおもりが糸を引く力 それから、「糸がおもりを引く力 最後に、天井(質量は無視)に着目しましょう。 さらに、「糸が天井を引く力 つまり、 おもり、糸、天井に働く力をまとめるとこうなりますよ。 図7　おもり、糸、天井に働く力のつり合いの関係と作用反作用の関係   「作用として力が加わると必ず反作用がありますよね。図7の重力 目のつけどころが素晴らしいですね！  ここまでに登場した作用反作用の関係は、「人が壁を押す力」と「壁が人を押す力」や、「おもりが糸を引く力」と「糸がおもりを引く力」などでしたね。 つまり、物体が他の物体と直に接触する点から受ける『接触力』の場合を考えていたわけです。 さて、重力は地球がつくり上げた重力場という空間から受ける力で、『場の力』のひとつでしたね。  あなたの体重が50 kgなら、あなたは50 kg×9.8 m/s 地表面に立つ人に働く力と地球に働く力は、図8のようになりますよ。 図8　地表面の人に働く力と地球に働く力 人に着目すると、人に働く力は「 次に地球に着目すると、作用反作用の関係から地球に働く力は、 「地球が人を引く重力 の2力になりますね。 というわけで、物体が受ける重力の反作用、つまり、「地球が物体から受ける重力」はちゃんとあるんです。 ただし、問題で問われない限り無視してもかまいませんよ。 「場の力」の作用反作用の例として、他には『磁力(じりょく)』がありますよ。 例えば、磁石のN極とS極を近づけると、くっつく前から引き合いますよね。 これも作用反作用なんです。 では、例題を解いて理解を深めましょう！ 地球が物体を引く力\(\vec{F_{1}}\)(1)\(\vec{F_{1}}\)、\(\vec{F_{2}}\)、\(\vec{F_{3}}\)、\(\vec{F_{4}}\)を図示せよ。 図9　地表面に置かれた物体  \(\vec{F_{1}}\)：地球が物体を引く力→物体に働く重力 図示するとこうなりますよ。 図10　\(\vec{F_{1}}\)、\(\vec{F_{2}}\)、\(\vec{F_{3}}\)、\(\vec{F_{4}}\)の図示  地球が物体を引く(作用\(\vec{F_{1}}\))ので、地球は物体から引かれる(反作用\(\vec{F_{4}}\))のですね。 なので、作用反作用の関係にある力は、\(\underline{\vec{F_{1}}と\vec{F_{4}}}\)、\(\underline{\vec{F_{2}}と\vec{F_{3}}}\)ですよ。  物体に働く力は、地球が物体を引く力\(\vec{F_{1}}\)と地面が物体を押す力\(\vec{F_{2}}\)ですね。 ですから、物体に働く力のつり合いの式は、\(\underline{\vec{F_{1}}＋\vec{F_{2}}＝0}\)となりますね。  (1)物体Aが物体Bから受ける力と物体Bが床Cから受ける力をそれぞれ求めよ。 図11　物体Aと物体Bと床C (2)次に、物体Aの上から力 図12　物体Aと物体Bと床Cと物体Aに加えた力 物体Aと物体Bが受ける重力をそれぞれ 問いに答える前に、物体Aと物体Bと床Cに働く全ての力を書き出してみましょう。 まずは、物体に働く重力を鉛直下向きに書きますよ。 図13　物体Aと物体Bに働く重力 次に、それぞれの物体に注目して接する面から受ける力を書き出してみましょう。 物体Aは、物体Bと接していますね。 物体Bは、物体Aと床Cと接していますね。 そして、床Cは物体Bと接する面から垂直抗力 図14　物体Aと物体Bと床Cに働く全ての力 さて、2つの物体が接しているとき、作用があれば必ず反作用があります。 ですから、物体Aが物体Bから受ける垂直抗力 そして、物体Bが床Cから受ける垂直抗力 全ての力が出そろったところで、問題を解いていきましょう！  物体Aが物体Bから受ける力は垂直抗力 では、物体Aと物体Bに働く力について、それぞれつり合いの式を立ててみましょう。 まず物体Aに着目しますね。 図15　物体Aに働く力 次は物体Bに着目しますよ。 図16　物体Bに働く力 作用反作用の関係から  物体Aの上から力 図17　物体Aの上から力 作用反作用の関係から、 続いて、物体Aと物体Bに働く力について、それぞれつり合いの式を立ててみましょう。 まず物体Aに着目しますね。 図18　物体Aに働く力 次は物体Bに着目しますよ。 図19　物体Bに働く力 作用反作用の関係から 作用反作用の法則と力のつり合いはごっちゃになりやすいです。 それでは、仕上げに理解度チェックテストにチャレンジです！ 【問1】(1)図1で、床Aが物体Bと人Cから受ける合力は何Nか。 【解説】 それぞれの力の大きさは以下の記号で表す。   床Aが物体Bと人Cから受ける合力は そこで、力のつり合いの関係から 物体Bに着目すると、物体Bが受ける力の 人Cに着目すると、人Cが受ける力の これらより、合力   人Cが物体Bを力 床Aが物体Bと人Cから受ける合力は そこで、力のつり合いの関係から 物体Bに着目すると、物体Bが受ける力の 人Cに着目すると、人Cが受ける力の これらより、合力 今回は、作用反作用の法則についてお話しました。 作用反作用の法則は、 作用反作用の法則に例外はありませんよ。 次回は、弾性力とフックの法則についてお話しますね。 すごくよくわかりました！まつさん、初めまして！お役に立てたようで、とても嬉しいです。「作用には必ず反作用がある」けれど、計算が面倒なので「重力の反作用」は普段は考えません！なんて、戸惑ってしまいますよね。そんな科学者たちの苦労(？)も含めて、物理を楽しんでください♪このサイトはスパムを低減するために Akismet を使っています。  Dr.あゆみです。 物理が大好きで、大学で物理学を専攻し、博士(理学)の学位を持っています。塾講師のアルバイトを5年間経験し、物理や数学を教えていたこともありますよ。 物理の楽しさを伝えたいなと思い、「高校レベルの物理をビジュアルでわかりやすく」解説したブログを作りました。 ・物理現象のイメージ・物理の基本原理・問題を解くときの考え方を丁寧に伝えていきますね。 今、物理が分からなくて困っているあなたも、もう一度物理を勉強し直したいあなたも、きっと物理が好きになりますよ。 あなたのお役に立ちますように。 ⇒
力がはたらくとき、１つの物体にはたらくのではなく、必ず２つの物体間で互いに及ぼします。 ２つの力の一方を作用、もう一方を反作用といいます。一般に、物体Ａから物体Ｂに力をはたらかせると、同時に物体Ｂから物体Ａに、 同じ作用線上で、大きさが同じで、向きが反対の、 力がはたらきます。これを「作用反作用の法則」といいます。 ※ これは「運動の第三法則」ですが、運動法則については別のところでまとめます。１つの物体が力を受けているときには、必ず他の何かが力を及ぼしているとい … 力は必ずペアで存在し、 作用・反作用の法則 に従います。.
© Copyright 2020 Dr.あゆみの物理教室. 上図中に書いた通り、 作用・反作用の関係にある逆向きで同じ大きさの力のペアを探すには、片方の力の主語と目的語を入れ替えれば良い のです。 つまり、「 aがbを押す力 」の反作用は、aとbを入れ替え、「 bがaを押す力 」です。