ウルトラ先生の「力の図示」徹底解説!

~物理の"なぜ?"をスッキリ解消~

1.3 まず覚えたい!日常にあふれる基本的な力 (Fundamental Forces / Basic Forces)

これから出会う、物理世界のスター選手たち!

これまでのページで、「力とは何か?」そして「力の図示の基本的なルール」について学んできたね。 力の3要素(作用点・大きさ・向き)を矢印で表現すること、バッチリかな?

さあ、ここからは、いよいよ物理の世界で大活躍する、基本的よく登場する (Common) 力たちについて、一つ一つ詳しく見ていくよ! 実は、君たちが普段の生活の中で何気なく感じている力の多くが、これから学ぶ力たちなんだ。 「ああ、あの時のあの感じは、この力だったのか!」なんて発見がたくさんあるはずだよ。

それぞれの力がどんな特徴を持っているのか、どんな場面で登場するのか、そしてどうやって図示するのかを、一緒にマスターしていこう!

この節で探検する主な力たち

この第1章の3節目では、以下の代表的な力たちを順番に紹介していくよ。

  • 重力 (Gravity)

    地球(や他の星)が物体を引きつける、とっても身近な力。リンゴが木から落ちるのも、私たちが地面に立っていられるのも、この力のおかげだね。

  • 垂直抗力 (Normal Force)

    床や机などが、その上に乗っている物体を押し返す力。物体が面を突き抜けないように支えてくれる、縁の下の力持ちだよ。

  • 張力 (Tension)

    糸やロープなどがピンと張ったときに、物体を引っぱる力。綱引きや、ブランコを吊るしているロープなどでおなじみだね。

  • 弾性力 (Elastic Force)

    バネやゴムのように、変形した物体が元の形に戻ろうとするときに生じる力。びよーんと伸び縮みするのが特徴だよ。

  • 摩擦力 (Frictional Force)

    物体が他の面に接しながら動こうとするときや、動いているときに、その動きを妨げようとする力。滑りにくさの正体だね。これには「静止摩擦力」と「動摩擦力」の2種類があるんだ。

これらの力は、力学の問題を解く上で本当によく出てくるから、それぞれの性質をしっかり理解しておくことが、力の図示マスターへの近道だよ!

それぞれの力をどう学ぶ? ~4つのポイント~

これから紹介するそれぞれの力について、主に次の4つのポイントに注目して学んでいくよ。

  1. どんな時に働くの? (発生条件)
  2. 作用点はどこ? (力の働く場所)
  3. 向きはどっち? (力の方向)
  4. 大きさはどうやって決まるの? (力の大きさを求める式など)

もちろん、たくさんの図や例、そして実際に手を動かせる練習問題(Canvasや簡単なJSアプリも登場するよ!)を通して、楽しく、そして深く理解できるように工夫していくから、安心してついてきてね!

さあ、最初の冒険へ! ~重力の世界へようこそ~

準備はいいかな? 最初に探検するのは、私たちにとって最も身近で、そして常に働き続けている力、重力 (Gravity) だ!

次のページで、重力の不思議な世界に飛び込もう!

このページで出てきた英単語 (English words)

Fundamental
意味:基本的な、根本的な、重要な
Understanding fundamental forces is key to physics.
意訳:基本的な力を理解することは物理学の鍵です。
Basic
意味:基礎的な、基本的な
Let's start with the basic principles.
意訳:基本的な原理から始めましょう。
Common
意味:一般的な、よくある、共通の
These are common types of forces you will encounter.
意訳:これらは君たちが遭遇するであろう一般的な種類の力です。
Gravity (復習)
意味:重力
Gravity keeps us on the ground.
意訳:重力が私たちを地面に留めています。
Normal Force (復習)
意味:垂直抗力
The normal force acts perpendicular to the surface.
意訳:垂直抗力は面に垂直に働きます。
Tension (復習)
意味:張力
The tension in the string prevents the object from falling.
意訳:ひもの張力が物体が落下するのを防いでいます。
Elastic Force (復習)
意味:弾性力
A compressed spring exerts an elastic force.
意訳:圧縮されたバネは弾性力を及ぼします。
Frictional Force (復習)
意味:摩擦力
Frictional force helps us walk.
意訳:摩擦力は私たちが歩くのを助けます。