力ちから の はたらき

この 章しょうで 学まなぶこと

第だい 4 章しょう で は 「力りょく」 を 学まなび ます。 ふだん 何なに気き な く 「力ちから が 強つよい」 「重じゅう い」 と 言げん い ま す が、 理科りか で は 「力ちから」 を 数すう値ち と 向むこう き で きちんと 表ひょう す」 こと を 学がく び ま す。

• 力ちから の 3 つ の はたらき を 言いえる
• 力ちから の 種しゅ類るい (重力じゅうりょく・弾性力だんせいりょく・摩擦力まさつりょく・垂直抗力すいちょくこうりょく・磁力じりょく・電気の力でんきのちから) を 区く別べつ でき る
• 力ちから の 単たん位い = ニュートン (N) を 知しる
• ばねばかり で 力ちから を はかれる、 フックの法則フックのほうそく を 知しる
• 質量しつりょう と 重さおもさ の ちがい を 言げん え る (g と N の 区く別べつ)
• 力りょく の 矢印やじるし で 表あらわす 方法ほうほう を 知しる
• 力りょく の つり合いつりあい の 3 条じょう件けん を 言げん える

ポイント: 中学ちゅうがく から は 「重じゅう い」 と 「質量しつりょう が 大だい きい」 を 区く別べつ し ま す。 g (グラム) は 物もの の 質量しつりょう の 単たん位い、 N (ニュートン) は 重さおもさ = 力ちから の 単たん位い。 月つき で は 「質量しつりょう は 同どう じ で も 重さおもさ が 6 分ぶん の 1」 に な る の で す。

1. 力ちから の 3 つ の はたらき

物もの に 「力ちから が はたらく」 と は どう い う こ と で しょ う か。 つぎ の 3 つ の どれ か (ま た は 同時どうじ に 複ふく数すう) を 起おこし こ す こと で す。

はたらき	れい
① 動うごき を 変かえる	止とまって い た ボール を ける と 転ころがる、 走はしって い る 自じ転てん車しゃ に ブレーキ を かける
② 形かたち を 変かえる	ねん 土ど を 押おす、 ばね を 引ひっ張ぱる、 ゴム を のばす
③ 物もの を 支ささえる	机つくえ が 本ほん を ささえる、 つり ひも が ブランコ を ささえる

大事だいじ: 物もの が 動うごか な く て も、 形かたち が 変へん わ ら な く て も、 「支ささえ て い る」 だけ で 力ちから は は た ら い て い ま す。 立たって い る あ な た の 足あし に は、 体重たいじゅう と 同どう じ 力ちから が 床ゆか か ら 上うえ に は た ら い て い ま す。

2. 力ちから の 種類しゅるい

中なか 1 で 区く別べつ す る 力ちから は つぎ の 6 つ です。

主おもな 力ちから の 種しゅ類るい

力ちから	しくみ	れい
**[[重力	じゅうりょく]]**	地ち球きゅう が 物もの を 中ちゅう心しん に 引ひく 力ちから
**[[弾性力	だんせいりょく]]**	形かたち が 変へん わ っ た 物もの が も と に 戻もどろう と す る 力ちから
**[[摩擦力	まさつりょく]]**	触さわ れ あ う 面めん で 動うごき を 妨 げ る 力ちから
**[[垂直抗力	すいちょくこうりょく]]**	床ゆか や 壁かべ が 物もの を 押おし 返かえ す 力ちから
**[[磁力	じりょく]]**	磁じ石しゃく が 鉄てつ を 引ひき つ け る 力ちから
**[[電気の力	でんきのちから]]**	静せい電でん気き で 髪かみ が さ か ら っ た り す る 力ちから

接触せっしょく す る 力ちから と 離はなれ れ た まま は た らく 力ちから

種しゅ別べつ	例れい
触さわ れ て 初はじめて は たらく 力ちから	[[弾性力
離はなれ れ て い て も は たらく 力ちから	[[重力

大事だいじ: 重力じゅうりょく と 磁力じりょく と 電気の力でんきのちから は 触さわ れ な く て も は た ら く の が 不思し議 な 点てん。 第だい 2 学年がくねん以い降こう や 高校こうこう で 「場ば (ば)」 と し て く わ し く 学がく び ま す。

3. 力ちから の 単位たんい — ニュートン (N)

力ちから の 大だい き さ は ニュートン (N) と い う 単たん位い で 表ひょう し ま す。 イ ギ リ ス の 科か学がく者しゃアイザック・ニュートン の 名前なまえ に ち な ん で い ま す。

1 ニュートン と は

1 N = 約やく 100 g (= 0.1 kg) の 物もの に は たらく 重力じゅうりょく の 大だい き さ

| 物もの の 質量しつりょう | は たらく 重力じゅうりょく | |---:|---:| | 100 g | 約やく 1 N | | 500 g | 約やく 5 N | | 1 kg | 約やく 10 N | | 10 kg | 約やく 100 N |

ポイント: き ち ん と 言いう と 「1 kg の 物もの に は たらく 重力じゅうりょく = 約やく 9.8 N」 で す が、 中なか 1 で は 「100 g = 約やく 1 N」 で 計算けいさん し ま す。

4. ばねばかり と フック の 法則ほうそく

力ちから の 大だい き さ を は か る 道どう具ぐ に ばねばかり が あ り ま す。 ばね の の び が、 引 い た 力ちから の 大だい き さ に 比ひ例れい す る の を 利用りよう し ま す。

フック の 法則ほうそく

ばね の の び は、 加か え た 力ちから の 大だい き さ に 比ひ例れい す る

これ を フックの法則フックのほうそく と 言げん い ま す。 イ ギ リ ス の 科か学がく者しゃ ロ バ ー ト・フ ッ ク が 1676 年ねん に 発表はっぴょう し た き ま り。

実じっ験けん: ばね と お も り

ある ばね に お も り を つ け、 の び を 測はか り ま す。

| お も り の 質量しつりょう | お も り の 重さおもさ | ばね の の び | |---:|---:|---:| | 100 g | 1 N | 2 cm | | 200 g | 2 N | 4 cm | | 300 g | 3 N | 6 cm | | 400 g | 4 N | 8 cm | | 500 g | 5 N | 10 cm |

グラフ に 書しょ く と、 横よこ軸じく・お も り の 重さおもさ、 た て軸じく・の び と し て、 きれい に 原げん点てん を 通とおる 直線ちょくせん に な り ま す。 これ が 「比ひ例れい」 の 形かたち で す。

比例ひれい が 成なり 立たつ た な く な る 場合ばあい

ばね を 引 き 伸しん ば し 過か ぎ る と、 ばね が 元もと に 戻もど ら な く な り、 比ひ例れい の き ま り が こ わ れ ま す。 これ を 「弾性だんせいの限界げんかい」 と 言げん い ま す。 普段ふだん の 実験じっけん で は こ の 限げん界かい を こ え な い 範はん囲い で 使し い ま す。

5. 質量しつりょう と 重おもさ の ちがい

中なか 1 で 必かならず 区く別べつ す べき な の が、 質量しつりょう と 重さおもさ で す。

質量しつりょう (g、 kg)

性せい質しつ	くわしく
何なに か	物もの の 「物ぶっ質しつ の 量りょう」
単たん位い	g、 kg
場所ばしょ で 変へん わ る か	変へん わ ら な い (地ち球きゅう で も 月つき で も 同どう じ)
何なに で は か る か	**[[上皿天秤

重おもさ (N)

性せい質しつ	くわしく
何なに か	物もの に は たらく [[重力
単たん位い	N
場所ばしょ で 変へん わ る か	変へん わ る (月つき で は 6 分ぶん の 1)
何なに で は か る か	ばねばかり

月つき で は ど う な る か

	地ち球きゅう	月つき
[[質量	しつりょう]] 600 g の 鉄てつ の 球たま	600 g
そ の 球たま の [[重さ	おもさ]]	約やく 6 N
そ の 球たま を ばね ば か り に つ け る と	6 N を さ す	1 N を さ す

大事だいじ: 「質量しつりょう = 物もの そ の も の」 「重さおもさ = 引 か れ る 力ちから」。 太たい陽よう と 月つき で 強つよ さ が ち が う か ら、 重さおもさ は 場所ばしょ で 変へん わ る。 で も 「物もの そ の も の」 が 変へん わ ら な い 質量しつりょう は ど こ で も 同どう じ。

6. 力ちから の 表あらわし 方かた — 矢印やじるし で 書かく

力ちから は 大だい き さ・向むこう き・は たらく 点てん (作用さよう点てん) の 3 つ で 決けつ ま り ま す。 こ の 3 つ を 同時どうじ に 表ひょう す に は、 矢印やじるし が 便利べんり で す。

矢印やじるし の 約やく束そく

部ぶ分ぶん	表ひょう す も の
矢や印じるし の 始はじめ ま り	は たらく 点てん (作用さよう点てん)
矢や印じるし の 長ちょう さ	力ちから の 大だい き さ (例れい: 1 N = 1 cm)
矢や印じるし の 向むこう き	力ちから が は たらく 向むこう き

例れい: 机つくえ の 上うえ の 本ほん

力ちから	矢や印じるし の 様よう子す
① [[重力	じゅうりょく]]
② [[垂直抗力	すいちょくこうりょく]]

2 つ の 力ちから が 同どう じ 大だい き さ で 反はん対向たいこう き に は たらく の で、 本ほん は 動どう か な い。 こ れ が 「力ちから の つり合いつりあい」 で す。

7. 力ちから の つり合あい

物もの に 2 つ の 力ちから が は たら い て い て も、 物もの が 動どう か な い こ と が あ り ま す。 こ の 状じょう態たい を 力りょく が つり合っているつりあっている と 言げん い ま す。

2 力ちから が つり合あう 3 条件じょうけん

①	2 つ の 力ちから が 同どう じ 大だい き さ
②	2 つ の 力ちから が 反対はんたい の 向むこう き
③	2 つ の 力ちから が 同どう一直線いっちょくせん上じょう に は たらく

つり合ごう い の 例れい

例れい	は たらく 2 力ちから
机つくえ の 上うえ の 本ほん	[[重力
つり 下さげ ら れ た お も り	[[重力
床ゆか に 立たつ つ 自分じぶん	[[重力
水みず の 中なか で 浮 い て い る ボール	[[重力

ポイント: 「動どう か な い = 力ちから が は たら い て い な い」 で は あ り ま せ ん。 「動どう か な い = 力ちから が つり合っているつりあっている」。 動どう い て い な く て も、 重力じゅうりょく と 垂直抗力すいちょくこうりょく が 必かならず は たら い て い ま す。

8. 私わたしたち の 生活せいかつ と 力ちから

場ば面めん	は たらく 力ちから
自じ転てん車しゃ を こ ぐ	足あし が ペダル を 押 す 力ちから、 タイヤ と 道みち の [[摩擦力
ブレーキ	[[摩擦力
トランポリン	[[弾性力
屋や根ね の つ ら ら	[[重力
磁じ石しゃく で 鉄てつ が く っ つ く	[[磁力
静せい電でん気き で 髪かみ が さ か ら う	[[電気の力
ぱ ち ん こ・パチンコ で 玉たま を と ば す	[[弾性力
自分じぶん が 立たつ つ・歩ふ く	[[重力

9. ふりかえり

この 章しょう で 学まなんだ こと を ふりかえりましょう。

• [ ]力りょく の 3 つ の はたらき (動どう き を 変へん え る・形かたち を 変へん え る・支 え る) を 言げん え る
• 重力じゅうりょく・弾性力だんせいりょく・摩擦力まさつりょく・垂直抗力すいちょくこうりょく・磁力じりょく・電気の力でんきのちから を 区く別べつ で き る
• [ ]触さわ れ て は たらく 力ちから と 離はなれ れ て は たらく 力ちから を 区く別べつ で き る
• [ ]力りょく の 単たん位い = ニュートン (N)、 100 g の 物もの に は たらく 重力じゅうりょく = 約やく 1 N
• フックの法則フックのほうそく = ばね の の び は 力ちから に 比ひ例れい す る
• 質量しつりょう (g・kg、 場所ばしょ で 変へん わ ら ず) と 重さおもさ (N、 場所ばしょ で 変へん わ る) の ち が い を 言げん え る
• [ ]月つき で は 重さおもさ が 6 分ぶん の 1 に な る (が 質量しつりょう は 同どう じ)
• [ ]力りょく を 矢印やじるし で 表ひょう す 3 要よう素そ (大だい き さ・向むこう き・作用さよう点てん) を 言げん え る
• [ ]力りょく の つり合いつりあい の 3 条じょう件けん を 言げん え る

この 章しょう の 安全あんぜん配はい慮りょ

• お も り を 落 と さ な い — ばね ば か り の 実じっ験けん で お も り (50 g・100 g) を 足元あしもと に 落 と し て け が し な い よ う、 机つくえ の 端はじ で 操そう作さ し な い
• ばね を 引 き 過ぎすぎ な い — 弾性だんせいの限界げんかい を こ え る と ばね が 戻もど ら な く な り、 飛とび ん で 顔かお に 当とう た る 危き険けん。 保護メガネほごメガネ を つける
• 足元あしもと を 整せい理り — 通つう り 道みち に 物もの を 置 か な い
• 磁じ石しゃく を 強つよ く ぶ つ け な い、 心臓しんぞう ペース メ ー カ ー を 付つけ た 人ひと に 近きん づ け な い
• 電でん気き の 実じっ験けん で 静せい電でん気き を 起おこし こ す と き は、 心臓しんぞう や 電子でんし機き器き (時計とけい・スマホ) に 直接ちょくせつ ふ れ さ せ な い

次じの 章しょう: 第だい 5 章しょう で は 「物ぶっ質しつ の 状じょう態たい」 を 学がく び ま す。 物もの を 細ほそ か く 見み て い く と、 す べ て が 小しょう さ な つ ぶ で でき て い る。 固体こたい・液体えきたい・気体きたい の 違 い、 状態変化じょうたいへんか、 そ し て 密度みつど を 学がく び ま す。