1.1 力 (Force) とは？ ～目に見えないけど、そこにある！～
「力」ってなんだろう？ 日常と物理の視点
みんなは「力」という言葉を聞くと、どんなことを思い浮かべるかな？ 「力持ち」「強大なパワー」「必殺技のエネルギー！」…うんうん、色々なイメージがあるよね。 ボールを遠くに投げるのも、重い荷物を持ち上げるのも、ドアを開け閉めするのも、全部「力」が関係しているんだ。
日常生活で使う「力」も大切だけど、物理の世界でいう力 (Force) には、もう少しハッキリとした意味があるんだ。 物理では、力をこう考えるよ。
物理における「力」とは：
- 物体の運動の状態を変化させる原因（例：止まっているボールを蹴って動かす、飛んでいるボールをキャッチして止める）
- 物体を変形させる原因（例：スポンジを押してへこませる、バネを引っ張って伸ばす）
そう、力は目に見えないけれど、物体に「何か」を起こす働きのことなんだ。 そして、物理ではこの「力」を、まるでキャラクターの能力値みたいに、詳しく調べていくんだよ。
力を caractérづける3つの要素
「力」を正確に理解して、他の人に伝えたり、計算したりするためには、次の3つの情報が必要になるんだ。これを力の3要素って呼ぶよ。 これ、ものすごく大事だから、しっかり覚えよう！
- 作用点 (Point of application)：力が物体に働く「どこ」の点か。
- 大きさ (Magnitude)：力の強さが「どれくらい」か。
- 向き (Direction)：力が「どちらの方向」に働くか。
1. 作用点 (Point of application)
作用点っていうのは、力が物体に「タッチ」する場所のこと。例えば、サッカーボールを蹴るとき、足がボールに触れる点が作用点だね。箱を押すときは、手が箱に触れているところが作用点になる。
図1：箱に力が働く作用点の例 (赤い点が作用点)
どこに力が加わるかで、物体の動き方が変わることもあるから、作用点はとっても重要なんだ。
2. 大きさ (Magnitude)
力の大きさは、その力がどれだけ強いかを表すよ。軽く押すのと、強く押すのでは、力の大きさが違うよね。 物理では、力の大きさをニュートン (Newton) という単位で表すんだ。記号では「N」と書くよ。
「1ニュートン (1N) ってどれくらい？」って思うよね。だいたい、質量100gの物体（例えば、小さめのリンゴ1個くらい）を地球上で持ち上げるときに手に感じる重さが約1Nなんだ。 もっと正確に言うと、物理では「質量1kgの物体に、$1 \text{m/s}^2$（メートル毎秒毎秒）の加速度を生じさせる力の大きさが1N」と決められているよ。（加速度については、また後で詳しく学ぼう！）
力の大きさが大きいほど、物体を大きく動かしたり、大きく変形させたりすることができるんだ。
3. 向き (Direction)
力には向きがあるよ。ボールを上に投げ上げる力は「上向き」、机を前に押す力は「前向き」だね。 同じ大きさの力でも、向きが違うと、物体の動きは全然変わってくる。だから、力の向きを正確に知ることは、とっても大切なんだ。
力の図示では、この「向き」を矢印の方向で示すことになるよ。
このように、力は「作用点」「大きさ」「向き」の3つの要素を全部そろえて初めて、その力がどんなものなのかを正確に表現できるんだ。 この3つの要素を持つ量のことを、物理や数学ではベクトル (Vector) と呼ぶことがあるよ。力はベクトルの代表選手なんだ！
【ちょこっと練習】力のイメージを描いてみよう！
下の四角いエリアに、キミがイメージする「力」を矢印で描いてみよう！ 円（これが物体だと思ってね）の中心をクリックすると、そこが作用点になるよ。 そのままマウスを押しながら動かす（ドラッグする）と、矢印が伸びて向きと大きさを表現できる。 どんな向きに、どれくらいの大きさの力を描いてみる？自由に試してみてね！
円の中心をクリックしてドラッグし、力の矢印を描いてみよう。
次は？
さあ、「力」がどんなものか、少しイメージが湧いてきたかな？ 作用点、大きさ、向き。この3つが揃って初めて「力」を語れるんだ。
次のページでは、この「力」を紙の上や画面上でどうやって表現するのか、つまり「力の図示」の基本的なルールについて学んでいくよ。 力を"見える化"するテクニックを身につけよう！