こんにちは。
たまには具体的な教科の内容について書きたいと思います。理科の力学の話です。
今年の神奈川県の入試問題に,次のものがありました。
この問いは,かなりの正答率の低さが予想されます。
「力のつりあい」とは何か,
「作用・反作用」とは何か,
そして両者の違いは何か,しっかりと理解していないと正答にたどり着けないでしょう。
たまにこんな誤解を聞くことがあります。
「作用と反作用はつりあっている」
大きな間違いですし,力学の基本ですので,こんなことをおっしゃる先生がいらしたとしたら,信用してはいけません。
まず,「力のつりあい」について確認します。(2つの力の場合のみ考えます。)
① 力の大きさが等しい2力が,
② 同一直線上にあって,
③ 力の向きは反対である。
というように教科書に書いてあると思いますが,
前提として「④ 1つの物体に2つの力がはたらいているとき」でなければなりません。この④を,中学生たちは見落としがちです。
1つの物体に①~③の状態の2力が働くので,物体は静止することになります。
次に「作用・反作用」について確認します。
2つの物体間で対になってはたらく力が作用と反作用です。
具体的に書くと
「押す」側と「押される」側,
「引く」側と「引かれる」側があり,
① 一直線上で
② 同じ大きさの
③ 力の向きが反対の
力がそれぞれにはたらきます。
つまり,2つの物体を考えているのが「作用・反作用」です。
人(物体1)が壁(物体2)を押すと人も壁に押し返される,というように,1つの物体に2力がはたらいていませんので,「力のつりあい」とは異なります。
くどいようですが,「1つの物体に2力がはたらくとき」にしか,力はつりあいません。
問いに戻ってみましょう。
「6」の誤答が多いような気がします。
図で「③と④の合力」と「⑤の力」が,同一直線上で向きが反対の等しい大きさの力です。
しかし,これはどちらも磁石Aにはたらいています。
同じ物体に2力がはたらいているわけで,これは力のつりあいです。
仮に,「磁石Aが台を押す力」が図示されていれば,「⑤の力」とは作用・反作用の関係になります。
では,作用・反作用はどれか考えてみましょう。別々の物体にはたらいている大きさが等しく向きが反対の2力を探す必要があります。
すると,「①の力」と「④の力」がその関係であることに気がつきます。
それぞれに磁石がしりぞけあう力がはたらいています。
したがって,正解は「3」です。
中学理科だと,重力との作用・反作用は出てこないと考えてください。
問題の図で,たとえば「②の力」は重力ですが,「①の力」の磁力と「つりあう」ものの,作用・反作用ではありません。
地球が物体を引っ張るのが重力で,そのとき物体も地球も引っ張っていることになるのですが,こんなものは問われないでしょう。
よくわからなかった中学生の方は,先生に質問してみましょう。
また,物理は専門ではありませんので,もしも間違いがありましたらご指摘いただけると幸いです。
では。がんばってください。