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車を手で押すときの力のつり合いについて
Quarksの回答
- Quarks
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ANo.2です。 >「力のつり合いとは、”1つの物体”にはたらいている力のつりあいの関係」 のことですが、それが、なぜ >単純に考えると今回の例は釣り合っていると言えないということになります ということになるのでしょうか？ 何か、勘違いがあると思います。 釣り合いの関係にある力は、１つの物体に働いている、２つ以上の力です。３つの場合もあれば、４つ以上の場合もあります。 今の問題の場合に即して、考えてみましょう。 もし、人（Ａとしておきます）が、足で地面（Ｂとします）を踏ん張りながら、車（Ｃとします）を押しているにも拘わらず、全体がビクともしないで、静止状態にあったとしましょう。 これは、釣り合いの状態にあることは、明らかですから、Ａ，Ｃのそれぞれに、働いている力は、釣り合いの関係にある力であるはずだと、推定できます。以下は、この前提の下で、書きます。 ではまず、Ａに働いている力には、どんな力が働いているかをみてみましょう。 力は、注目している物体に接触している、他の物体から受ける力（接触力と呼んでおきます）と、離れている物体から受ける力（遠隔力と呼んでおきます）の２種類が有りますから、注意して、全ての力を調べ尽くす必要があります。 <接触力から> Ａに、接触している物体はＢとＣです。Ｂ，Ｃから受ける力を見てみましょう。 ＢがＡを水平方向の押す力（足が滑らないように、支えてくれている、静止摩擦力です）Ｆ1 人が地面にめり込まないように、地面Ｂが、人Ａを、上向きに支えている力（地面からの垂直抗力と呼ばれる力です）Ｆ2 ＣがＡを水平方向に押す力（ＡがＣを押しているために、その反作用として、生じている力です）Ｆ3 <遠隔力>地球が、Ａを引く引力（Ａに働く重力のことです。下向きの力）Ｆ4 これで、全部です。Ａには、４つの力が働いていて、これらが、釣り合いの関係にあります。 面倒なようですが、それぞれを、文章で表現してみます。 Ｆ1：ＢがＡを押す力 Ｆ2：ＢがＡを支えている力 Ｆ3：ＣがＡを押す力 Ｆ4：地球がＡを引く力 これらを、みてみると、主語はマチマチですが、目的語はすべて「Ａ」になっていることがわかるはずです。 このように、釣り合いの関係にある力とは、同じ物体に働いている力の集団なのです。 釣り合っていることが明らかならば 系全体に働いている力をチェックして、目的語が同じになっている力を集めれば、それらは、"釣り合いの関係にある力"であることになります。 次に、車Ｃに働いている力はどうでしょうか。 <接触力> 人ＡがＣを水平方向に押す力Ｆ3'（先のＦ3の反作用です） 地面にも接していますから、地面Ｂからも力を受けているはずです。 ＢからＣに水平方向に働く静止摩擦力Ｆ5 Ｃが地面にめり込まないように、ＢがＣを支える垂直抗力Ｆ6 <遠隔力> 地球がＣを引く重力Ｆ7 Ｆ3'～Ｆ7の４つの力もまた、Ｃを目的語とする力のすべてですから、これらも、釣り合いの関係にある力です。たまたまこちらも４つになりましたが、個数が同じになったのは、単なる偶然です。 地面Ｂに働く力も同様にして、議論できますが、通常は、地面は"背景"として扱うことが多いので、ここでは、詳細は省きます。
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