中3物理【作用・反作用の法則】

このページでは「作用・反作用の法則」を解説しています。

また「作用反作用の関係」と「つり合いの関係」の見分け方も解説。

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※合わせて【力のつり合い】も確認しておくとわかりやすいです。

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。

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

①天井　が　ばねA　を引く力

②ばねA　が　天井　を引く力

③ばねA　が　ばねB　 を引く力

④ばねB　が　ばねA　を引く力

⑤ばねB　が　おもり　を引く力

⑥おもりが　ばねB　を引く力

⑦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

「花子さんが壁を押す力」と「壁が花子さんを押す力」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」と「　イ　が　ア　を引く(押す)力」のように

アとイ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

●つり合いの関係にあるのは・・・

「～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・反作用の関係にあるのは・・・

「　ア　が　イ　を引く力」と「　イ　が　ア　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。