中3物理【作用・反作用の法則】

合わせて【力のつり合い】も確認しておこう!

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1.作用・反作用の法則

あなたが壁を思いっきり殴ることを考えてみましょう(本当にやらないでね)。
壁を思いっきりパンチしてみよう。
そうするとどうですか?
…って自分の手が痛いですよね。
一方で壁はどうでしょう?
壁だって「いてえっ!」って思ってるはずですよね。

あなたは壁をパンチしました=あなたは壁に力を加えました。
でもあなただって痛い。
ってことはあなたにも力が加わったってことなんです。
じゃあ誰から?
壁しかないですよね。
つまり
「あなたが壁を押す力」があると同時に
「壁があなたを押す力」が発生した

わけです。

このとき一方の力を作用と呼んだ時、もう一方の力は反作用と呼ばれます。
力が生じたときには必ずその反作用が同時に存在します。
これを作用・反作用の法則といいます。

2.つり合いと作用・反作用の関係の見分け方

つり合いの関係にある2力と作用・反作用の関係にある2力は見分けるのが難しいですよね。
ここではその見分け方を紹介します。
そんなのできるよ!という人も、実は応用問題を解くうえでは非常に大事なことなので、ぜひできるようにしておいてください。
※合わせて→【力のつり合い】←も確認しておこう!

例題

↓の図のように天井・ばねA・ばねB・おもりをつないだとしましょう。

このとき↓の図の矢印のように力がはたらいています。

※ただしばねの重さ・質量は考えないものとします。
この力①~力⑦のうち「つり合いの関係にある力」や「作用・反作用の関係にある力」を探します。

まずは力①~力⑦を言葉で表します。
~~が……を引く(押す)力」という感じで。
この「~~」と「……」は接している物体の名前が入ります

たとえば
①は「天井」と「ばねA」が接しています。
ということは
天井 が ばねA を引く力」か
ばねA が 天井 を引く力」のどっちか。
図から判断すると引っ張られているのはばねAです。
天井 が ばねA を引く力」が正解です。

このように
「何と何が接しているか」に注目して
「~~が……を引く(押す)力」に当てはめてみましょう。

ほかにも力④を見てみましょう。
ばねAとばねBが接していますね。
ということは
ばねA が ばねB を引く力」か
ばねB が ばねA を引く力」のどっちか。
図から判断すると引っ張られているのはばねAです。
ばねB が ばねA を引く力」が正解です。

同様にして
天井 が ばねA を引く力

ばねA が 天井 を引く力

ばねA が ばねB  を引く力

ばねB が ばねA を引く力

ばねB が おもり を引く力

おもりが ばねB を引く力

地球 が おもり を引く力(おもりの重力)

となりますね。(↓の図)

つり合いの関係にある力とは1つの物体にはたらく力どうしの関係です。
ロープを太郎君と次郎君が引っ張ってつりあっているとすると,
「太郎君がロープを引く力」と「次郎君がロープを引く力」
どちらも「ロープを引く力」がつりあっていますよね。
つまり「……を引く力」の「……を」の部分が同じものがつり合いの関係にあります。

一方で作用・反作用の関係は
例えば花子さんが壁をパンチしたときの
花子さんがを押す力」と「花子さんを押す力」の2力です。
つまり作用反作用の関係にある2力は
 ア が イ を引く(押す)力 イ が ア を引く(押す)力のように
に入る物体が反対になっている2力
なんですね。

では先ほどの例では

▼つり合いの関係
「~を」の部分が同じ力なので
「①と④」「③と⑥」「⑤と⑦」
の3組が互いにつり合いの関係にある力です。

▼作用・反作用の関係
「  が  を引く力」と「  が  を引く力」と逆になっている力なので
「①と②」「③と④」「⑤と⑥」
の3組が作用・反作用の関係にある力です。

■このページのまとめ

・「力」を「~~が……を引く(押す)力」と表現できるように!
※「~~」と「……」には接している物体が入る!

・つり合いの関係にある力は「…を引く(押す)」が同じになっている

・作用・反作用の関係にある力は「アがイを引く力」と「イがアを引く力」と逆になっている。

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