作用反作用を日常生活から理解!作用反作用の大事な3つのポイントを紹介!

作用反作用を日常生活から理解!作用反作用の大事な3つのポイントを紹介!

作用反作用は、日常生活でもイメージしやすい内容です。

今回は、作用反作用の問題を解くうえで大事なポイントを3つ紹介します!

ワニ塾長

よく混同してしまう力のつり合いとの違いも解説します。
日常生活の例や例題演習を通して、確実に作用反作用をマスターしよう!

作用反作用とは?

日常生活の例

壁の前に立ち、思い切り壁を手で押すと、跳ね返えされる。

このとき、押した力と同じ大きさで逆向きの力が働き、跳ね返される。

このような、与えた力と同じ大きさで逆向きの力を受けることを、『作用反作用の法則』という。

作用反作用の3つのポイント

作用反作用のポイントは以下の3つである。

① 大きさが同じで方向が逆。
② 2物体間に働く。
③ 重力ようなケース(→1.3)を除き、作用反作用は、”接触”している2物体間に働く。

さきほど壁の例でいえば、以下の2つの力が作用反作用の関係である。

①は、さきほど述べた通り。

②は、さきほどの壁の例で言えば、
人が壁を押す力(上図の青矢印)の反作用が、壁が人を押す力(赤矢印) ということである。

つまり、「壁に働く力」と「人に働く力」のように、「壁」と「人」の2物体に働く。

③については、あとで詳しく述べるが、作用反作用は、基本的に人と壁のような接触している2物体間に働く。

重力の反作用は??

物理でよく出てくる力の1つに、重力がある。

では、この重力の反作用は一体何なのか??

そもそも、重力とは「地球が物体を引く力」である。
つまり、「地球」と「物体」の2物体間に働く力なのだ。

よって、先ほどの壁の例のように考えると、
重力(=地球が物体を引く力)の反作用は「物体が地球を引く力」となる。(以下の図)

ほとんどの場合、作用反作用は、”接触”している2物体間に働く。

しかし、今回の重力のように、接触していない場合もまれにあるので注意してほしい。

例題演習

例題:以下の図(1)、(2)に書かれている力の反作用を図示し、どんな力かを説明せよ。

解説;
1.2の作用反作用のポイント(以下①~③)に注意して考える。

① 大きさが同じで方向が逆。
② 2物体間に働く。
③ 重力のようなケースを除き、作用反作用は、”接触”している2物体間に働く。

まず(1)から見ていく。

張力=「糸が物体を引く力」なので、張力の反作用は「物体が糸を引く力」である。
図示すると、以下の赤矢印である。

次に、(2)。
摩擦=「床が物体におよぼす力」なので、摩擦の反作用は「物体が床におよぼす力」である。
図示すると、以下のようになる。

よくある勘違いの解説

作用反作用と力のつり合いの違い

作用反作用と力のつり合いをよく混同してしまう人がいる。

見分ける一番のポイントは、

作用反作用:2物体間に働く力の関係
力のつり合い:1つの物体に働く力を考えている

2物体か1物体かで見分ける事が出来る。

たとえば、以下の図に書かれたA~Cの力について考える。

AとBは、物体に働く力であり、Cは床に働く力である。

よって、作用反作用の関係[=2物体間に働き(この場合、物体と床)、同じ大きさで逆向き]は、BとCである。

一方、1つの物体に働いているAとBが、つり合いの関係にある。

作用反作用と力のつり合いを見分けるには、以下のような目安もある。

① 作用反作用:2つの力の始点が接触している
② 力のつり合い:2つの力の始点が離れている。

※ただし、さきほどの1.3の重力の例のように、接触していなくても作用反作用になる場合もある。
必ずしもこうとは限らないので、注意して欲しい。

例題

例題:以下のA~Eの力の中で、作用反作用の関係にある組み合わせを答えよ。

解説:
さきほどのポイントを思いだして解く。

① 大きさが同じで方向が逆。
② 2物体間に働く。
③ 重力のようなケースを除き、作用反作用は、”接触”している2物体間に働く。

基本的に③から考えると楽なことが非常に多い。

接触している箇所は、今回2つ。
A&B と D&Eである。

見て明らかなように、この2つは①を満たしている。

②については、
A&Bは
A:糸が物体を引く力
B:物体が糸を引く力
となり、満たす。

D&Eも、
D:床が物体を押す力
E:物体が床を押す力
となり、満たす。

よって、答えはA&B と D&Eである。

まとめ

いかがだったでしょうか?

作用反作用のポイントは、以下の3つです。

① 大きさが同じで方向が逆。
② 2物体間に働く。
③ 重力のようなケースを除き、作用反作用は、”接触”している2物体間に働く。

力のつり合いと混同したり、重力のような特殊な場合もあったり、意外と注意点がある作用反作用。

今後、力学の分野では頻繁に登場するので、是非この機会にマスターしておきましょう!

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