普段、「あの人は力がある」とか、「力を込めてボールを打つ」とか、何気なく力という言葉を使っています。
サッカーだと、ボールを蹴る強さを「キック力」と言いますよね。
理科では、この「力」について学ぶことがとても大事です。
なぜなら、歴史上の偉大な科学者たちが「力」に関しての研究を重ねてきたおかげで、今の科学技術があるからです。
身の回りの電気やガス、自動車や飛行機、スマホやパソコンにいたるまで、全てが「力」の研究が関係しています。
また実は、「月が地球に落ちてこない理由」も、力を学べば分かります。万有引力と呼ばれる力が、ちょうど月が落ちないような働きかたをしているのです。
力を学べばこのように、身の回りの科学技術から宇宙のことまで、たくさんのことを説明することができてしまいます。だからこそ、その原理を学ぶことは非常に楽しい体験です。
今回は簡単に、「力を使えば、何ができるのか？」を確認してみましょう。
力の3つの働き
力には、以下の3つのはたらきがあります。
- 物体の運動の状態を変えるはたらき
- 物体の形を変えるはたらき
- 物体を支えるはたらき
力がはたらけば、上の3つのどれかが起こります。
物体の運動の状態を変えるはたらき
まず、いちばん大切なものから。
全ての物体には、「速度」があります。
例えば、野球のピッチャーが投げるスピードは、時速140kmほどです。速いピッチャーだと時速160kmにもなります。
「ボールが、ピッチャーからキャッチャーの向きに、時速160kmで進んでいる」ことが、ボールの速度です。
キャッチャーは、このボールをパシッと受け止めます。
キャッチャーが力を使って受け止めることで、ボールの勢いは止まります。だから、ボールの速度はゼロになります。 力はこのように、物体の運動の状態を変えるはたらきがあります。
キャッチャーがいなくても、ボールは落ちて、いつかは地面の上で勢いをなくしてストップします。
これも、ボールに力が働いているからです。
(この場合は、万有引力という見えない力が働いています。)
もし、バッターがボールを打って、ボールが逆方向に進み、「バッターからピッチャーの方向に、時速160kmで進んでいる」状態になったとしましょう。
これも、ボールの運動の状態が変わっているので、「ボールに力が働いた」と考えることができます。
物体の形を変えるはたらき
力には、身の回りの物体の形を変えるはたらきがあります。サッカーボールを蹴ると力が加わり、一瞬ぐにゃりとボールの形が変わります。 スポンジを押しても形が変わるし、空き缶を踏めば潰れます。
それは、物体に力が加わっているということです。大きい力を加えるほど、形は大きく変わります。
物体を支えるはたらき
力を加えると、物体を支えることができます。
バッグを持っているとき、もし手を離せばバッグは地面に落ちるでしょう。しかし力を入れて握ることで、バッグを支えることができます。
電灯も、何もしなければ天井から落ちてしまいます。しかし、金具などで力を加え、落ちないように支えることができます。
力の3つの働きを理解すること
今回は「当たり前のことだな」と感じたかも知れませんが、力のはたらきの3つを確認することは大切です。
とにかく、
- 物体の運動の状態を変えるはたらき
- 物体の形を変えるはたらき
- 物体を支えるはたらき
が身の回りで見つかれば、「何か力が働いているんだ！」と考えられるようにしましょう。
そして次は、「じゃあそもそも、世の中にはどんな “力” があるのか？」を学んでいきましょう。
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